辨别一个核反应堆是否同时用于核武器材料生产是一项具有挑战性的任务。然而，捕捉和分析反物质粒子在监测核反应堆的特定操作方面显示出了显著的潜力，即使在几百英里之外。一组研究人员创建了一种探测器，利用切伦科夫辐射探测反 neutrinos，并从远距离确定它们的能量特征，以监督核反应堆的活动。他们建议在英国东北部建立设备，以监测来自英国和法国北部的反 neutrinos。
核裂变反应堆作为全球许多地区的重要电力来源，预计到2050年全球电力容量将接近翻倍。目前一个主要的担忧是辨别一个核反应堆是否被用于生产核武器材料。捕捉和分析反物质粒子在追踪核反应堆的操作方面显示出希望，即使在远距离也能做到。
在《AIP Advances》一文中，来自谢菲尔德大学和夏威夷大学的研究人员开发了一种探测器，能够识别和检测由核反应堆产生的反 neutrinos。威尔逊及其团队设计的设备能够在几英里外探测反 neutrinos，并对它们的能量特征进行分析，这为监督核反应堆活动提供了一种方法。
“在这篇论文中，我们评估了一种探测器设计，该设计可以测量核裂变反应堆中粒子发出的能量，甚至在较远的距离，”作者斯蒂芬·威尔逊表示。“所获得的见解不仅可以揭示反应堆的存在和运营周期，还可以确定其与我们监测位置的距离。”
中微子是携带无电荷且质量几乎可以忽略不计的基本粒子，而反中微子是它们的反物质对应物，通常在核反应中生成。通过捕捉这些反粒子并分析它们的能量输出，研究人员能获得从操作周期到使用过的燃料中发现的特定同位素等信息。
团队开发的设计利用了切伦科夫辐射，一种现象，当带电粒子在某种介质中以超过光速传播时会释放辐射，类似于突破音障时听到的音爆。这一效应是核反应堆独特蓝光的原因，并且已在天体物理学领域用于中微子的探测。
研究人员计划在英国东北部建造设备，目标是探测来自整个英国和法国北部的核反应堆的反 neutrinos。
然而，令人担忧的是，从上层大气和太空产生的反 neutrinos可能会干扰接收到的信号，特别是来自远处反应堆的信号，发出的信号非常微弱——有时一天只有一个反 neutrino。
为了减轻这一问题，团队提出在地下超过1公里的矿井中安放探测器。
“区分这些粒子在分析中是一个相当大的挑战，测量能量谱可能需要不切实际的长时间，”威尔逊指出。“让我最意外的是，这个努力并非完全遥不可及。”
威尔逊预计，这种探测器将鼓励进一步探索使用反 neutrinos 监测核反应堆，这可能包括测量使用过核燃料的反 neutrino 谱以及开发能够更靠近反应堆站点操作的小型探测器。
