一項新的科學研究也許能解釋“反應堆中微子反常”現(xiàn)象，即實驗上探測到的反應堆中微子數(shù)目總是比理論模型預期的少。它從2011年起就一直困擾著物理學家。
反應堆中微子是反應堆發(fā)電過程中核反應的副產物。“反應堆中微子反常”現(xiàn)象的一種理論解釋是部分中微子轉變成了一種不可探測的粒子，即所謂的“惰性中微子”。但是，大亞灣中微子實驗4月5日公布結果，傾向于一個更簡單的解釋——反應堆燃料中的一種成份產生的中微子產額計算不正確。
在大部分核反應堆中，能量主要來自4種同位素——鈾235、鈾238、钚239、以及钚241的裂變。中微子也來自這4種同位素裂變產物的衰變。裂變產生的能量約有5%被中微子帶走。即使反應堆以恒定的功率發(fā)電，產生的中微子數(shù)目和能量分布也會發(fā)生變化，這是因為核燃料的成份會隨著反應堆的運行而演化，而鈾和钚產生的中微子數(shù)目和能量分布是不同的。
大亞灣實驗四年的運行積累了超過200萬個中微子事例。利用這些數(shù)據(jù)，研究了中微子數(shù)目與核燃料成份的關系，推算了各個成份的中微子產額。實驗發(fā)現(xiàn)，核燃料中最主要的成份鈾235產生的中微子數(shù)目與模型預期不一致，主流模型的預期比實際觀測多了8%。同時，第二重要的成份钚239則與模型預期一致。
惰性中微子是一種理論上的粒子。假如真的存在，它有可能是宇宙中的一種暗物質。如果中微子反常是普通中微子振蕩到惰性中微子所致，那么不同燃料成份應該具有相同比例的中微子缺失，因為中微子振蕩與產生它的是鈾還是钚無關。實驗數(shù)據(jù)看上去不符合這項假設。
據(jù)此，大亞灣實驗的新結果認為，反應堆中微子反常很可能是理論模型對鈾235中微子產額計算不正確所致，而不是由于存在惰性中微子。未來采用更多的數(shù)據(jù)，將能夠更干凈地確認這個結果。如果在使用純鈾的反應堆旁進行實驗，也能更進一步驗證。
對這個問題的研究,將能夠發(fā)現(xiàn)核數(shù)據(jù)庫是否準確，能夠更好地理解在反應堆中發(fā)生的核過程。
相關論文已在arXiv上公布，參見https://arxiv.org/abs/1704.01082
鈾235產生的中微子數(shù)目與模型預期不一致，钚239則與模型預期一致
附件下載：
