中微子探測可能允許在不全面爆炸的情況下進行核武器試驗
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的科學家表示，中微子可以用作診斷工具，以更好地了解核武器爆炸期間發生的情況。這個想法依賴於檢測裂變事件期間大量釋放的難以捉摸的亞原子粒子，提供了一種無需爆炸測試即可研究核性能的新方法。該研究探討了逆β衰變（IBD）中微子探測器是否可以從核爆炸或脈衝裂變反應堆中捕獲可用數據。核武器會產生一次強烈的裂變爆發，在受控環境下很難復制。自 1992 年美國結束核試驗以來，研究人員一直嚴重依賴模擬和間接測量。然而，中微子幾乎不受阻礙地穿過物質。這使得它們難以被發現，但也很有價值。在裂變事件期間，釋放大量反中微子，攜帶有關反應本身的信息。探測器技術的進步現在使得捕獲這些信號成為現實。 “隨著中微子探測技術的巨大進步，使用中微子作為診斷的想法已經回到了原點，”該研究的首席研究員理查德·范德沃特說。 “由於它們在測試活動和脈衝裂變反應堆中產生得如此之多，中微子可以為國家安全科學提供一種新穎的補充診斷工具。”該團隊對假設的核產率進行了建模，併計算了由此產生的反中微子光譜。通過將這些結果與已知的相互作用概率相結合，他們估計了反中微子在位於幾公里外的探測器內觸發逆β衰變的頻率。證明檢測可行性 他們的計算表明，即使在安全的隔離距離內，IBD 探測器也可以記錄足夠的相互作用，從而從裂變事件中提供有意義的診斷數據。該分析支持基於中微子的診斷可以補充用於評估核武器性能的現有工具的想法。為了在不進行武器測試的情況下測試這一概念，研究人員建議在脈衝裂變反應堆附近部署探測器。脈衝反應堆產生短暫、可重複的裂變能爆發，模仿核爆炸的某些特徵。德克薩斯農工大學的 TRIGA 反應堆是候選地點之一。來自此類設置的數據可用於完善模擬、減少裂變產量數據庫的不確定性以及測試武器物理模型中使用的假設。這個想法在洛斯阿拉莫斯有著深厚的歷史根源。物理學家 Clyde Cowan 和 Frederick Reines 在 20 世紀 50 年代首次提出通過核武器試驗來檢測中微子。由於實際限制，他們轉而使用核反應堆，並於 1956 年首次確認檢測到中微子。 超越武器科學 擬議的探測器稱為 νFLASH，將基於洛斯阿拉莫斯中子科學中心的相干公司 CAPTAIN-Mills 實驗。使用這種設計的初步模擬表明探測器可以捕獲來自脈衝裂變爆發的反中微子信號。以前從未進行過此類測量。除了武器診斷之外，該裝置還可以研究惰性中微子、軸子或反應堆反中微子光譜中發現的無法解釋的異常現象。短脈衝結構和能量範圍可能提供穩態反應堆實驗所不具備的優勢。研究人員認為，脈衝反應堆測量可以提供與實際武器爆炸相當的數據，從而推動國家安全科學和基礎物理學的發展。該研究發表在《科學儀器評論》上。
已发布: 2026-01-28 23:10:00
