SNO+ 探测器。 (SNOLAB)
在加拿大安大略省，埋在岩石之下数公里深处的一罐最纯净的水，当一个难以察觉的粒子穿过水分子时，水罐闪闪发光。
这次事件是第一次利用水来探测一种被称为反中微子的粒子，它来源于 240 多公里(150 英里)外的核反应堆。
这一令人难以置信的突破详见于 2023 年发表的一项研究，为未来使用廉价、易于获取和安全的材料的中微子实验和监测技术铺平了道路 。
作为宇宙中最丰富的粒子之一， 中微子是一种奇怪的小东西，具有揭示宇宙深层奥秘的巨大潜力。不幸的是，它们几乎没有质量，不带电荷，几乎不与其他粒子相互作用。它们大多在太空和岩石中穿梭，仿佛所有物质都是无形的。它们被称为幽灵粒子是有原因的。
反中微子是中微子的反粒子对应物。通常，反粒子的电荷与其粒子对应物相反;例如，带负电的电子的反粒子是带正电的正电子。由于中微子不带电荷，科学家只能根据电子中微子会与正电子同时出现，而电子反中微子会与电子同时出现这一事实来区分两者。
物理学标准模型中的粒子 具有反粒子等效物。(ScienceAlert)
电子反中微子在核β衰变过程中发射，这是一种放射性衰变，其中中子衰变为质子、电子和反中微子。然后，其中一个电子反中微子可以与质子相互作用，产生正电子和中子，这种反应称为逆β衰变。
大型、充满液体的容器内衬光电倍增管，用于检测这种特殊的衰变。它们被设计用来捕捉带电粒子在液体中移动速度超过光速时产生的微弱切伦科夫辐射，类似于突破音障产生的音爆。所以它们对非常微弱的光非常敏感。
核反应堆会产生大量反中微子，但它们的能量相对较低，因此很难探测到。
进入SNO+。它埋在超过 2 公里(1.24 英里)的岩石之下，是世界上最深的地下实验室。这种岩石屏蔽提供了有效的屏障，可以抵御宇宙射线的干扰，使科学家能够获得异常清晰的信号。
如今，实验室重达 780 吨的球形储罐中装满了直链烷基苯，这是一种可以放大光线的液体闪烁体。早在 2018 年，当该设施进行校准时，它就装满了超纯水。
通过梳理 2018 年校准阶段收集的 190 天数据，SNO+ 合作发现了逆 β 衰变的证据。在此过程中产生的中子被水中的氢核捕获，进而产生非常特定能量水平(2.2 兆电子伏)的柔和光辉。
Sno+ 在一大罐液态烷基苯中检测到切伦科夫辐射闪光。(Sno+ 合作)
水切伦科夫探测器通常难以探测到低于 3 兆电子伏的信号;但充满水的 SNO+ 能够探测到低至 1.4 兆电子伏的信号。这产生了 2.2 兆电子伏信号探测效率约为 50% 的效率，因此该团队认为寻找逆 β 衰变的迹象是值得的。
对候选信号的分析确定它很可能是由反中微子产生的，置信度为 3 西格玛，也就是 99.7% 的概率。
该结果表明，水探测器可用于监测核反应堆的发电量。
与此同时，SNO+ 正被用于帮助更好地了解中微子和反中微子。由于中微子无法直接测量，我们对它们知之甚少。最大的问题之一是中微子和反中微子是否是完全相同的粒子。一种罕见的、前所未见的衰变可以回答这个问题。SNO+ 目前正在寻找这种衰变。
2023 年研究结果公布时，SNO+ 合作项目和加州大学伯克利分校的物理学家洛根·莱巴诺夫斯基 (Logan Lebanowski) 解释道：“纯净水可用于测量来自反应堆和如此远距离的反中微子，这让我们很感兴趣。”
“我们花了很大力气，从190天的数据中提取了一些信号，结果令人满意。”
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