I risultati di un nuovo studio scientifico potrebbero far luce su una discrepanza tra le previsioni e le recenti misurazioni di particelle spettrali in streaming dai reattori nucleari:la cosiddetta "anomalia dell'antineutrino del reattore, " che lascia perplessi i fisici dal 2011.

L'anomalia si riferisce al fatto che gli scienziati che monitorano la produzione di antineutrini, emessi come sottoprodotto delle reazioni nucleari che generano energia elettrica, hanno rilevato di routine meno antineutrini di quanto si aspettassero. Una teoria è che alcuni neutrini si stiano trasformando in una forma non rilevabile nota come neutrini "sterili".

Ma gli ultimi risultati dell'esperimento sui neutrini del reattore di Daya Bay, situato in un complesso nucleare in Cina, suggeriscono una spiegazione più semplice:un errore di calcolo nel tasso previsto di produzione di antineutrino per un particolare componente del combustibile del reattore nucleare.

Gli antineutrini portano via circa il 5 percento dell'energia rilasciata quando gli atomi di uranio e plutonio che alimentano il reattore si dividono, o "fissione". La composizione del combustibile cambia durante il funzionamento del reattore, con i decadimenti di diverse forme di uranio e plutonio (detti "isotopi") producendo nel tempo un numero diverso di antineutrini con diversi intervalli di energia, anche se il reattore produce costantemente energia elettrica.

I nuovi risultati di Daya Bay, dove gli scienziati hanno misurato più di 2 milioni di antineutrini prodotti da sei reattori durante quasi quattro anni di funzionamento, hanno portato gli scienziati a riconsiderare come la composizione del combustibile cambia nel tempo e quanti neutrini provengono da ciascuno dei catene di decadimento.

Gli scienziati hanno scoperto che gli antineutrini prodotti da reazioni nucleari che risultano dalla fissione dell'uranio-235, un isotopo fissile dell'uranio comune nel combustibile nucleare, non erano coerenti con le previsioni. Un modello popolare per l'uranio-235 prevede circa l'8% in più di antineutrini provenienti dal decadimento dell'uranio-235 rispetto a quanto effettivamente misurato.

In contrasto, il numero di antineutrini dal plutonio-239, il secondo ingrediente combustibile più comune, è risultato essere in accordo con le previsioni, sebbene questa misurazione sia meno precisa di quella dell'uranino-235.

Se i neutrini sterili - particelle teoriche che sono una possibile fonte della vasta materia invisibile o "oscura" dell'universo - fossero la fonte dell'anomalia, quindi gli sperimentatori osserverebbero un uguale esaurimento del numero di antineutrini per ciascuno degli ingredienti del combustibile, ma i risultati sperimentali smentiscono questa ipotesi.

L'ultima analisi suggerisce che un calcolo errato del tasso di antineutrini prodotti dalla fissione dell'uranio-235 nel tempo, piuttosto che la presenza di neutrini sterili, potrebbe essere la spiegazione dell'anomalia. Questi risultati possono essere confermati da nuovi esperimenti che misureranno gli antineutrini provenienti da reattori alimentati quasi interamente da uranio-235.

Il lavoro potrebbe aiutare gli scienziati di Daya Bay e esperimenti simili a comprendere i tassi fluttuanti e le energie di quegli antineutrini prodotti da ingredienti specifici nel processo di fissione nucleare durante il ciclo del combustibile nucleare. Una migliore comprensione dell'evoluzione del combustibile all'interno di un reattore nucleare può essere utile anche per altre applicazioni della scienza nucleare.