Os resultados de um novo estudo científico podem lançar luz sobre uma incompatibilidade entre as previsões e medições recentes de partículas fantasmagóricas fluindo de reatores nucleares - a chamada "anomalia antineutrino do reator, "que intrigou os físicos desde 2011.

A anomalia se refere ao fato de que os cientistas que rastreiam a produção de antineutrinos - emitidos como um subproduto das reações nucleares que geram energia elétrica - rotineiramente detectaram menos antineutrinos do que esperavam. Uma teoria é que alguns neutrinos estão se transformando em uma forma indetectável conhecida como neutrinos "estéreis".

Mas os últimos resultados do experimento de neutrino do reator de Daya Bay, localizado em um complexo de energia nuclear na China, sugerem uma explicação mais simples - um erro de cálculo na taxa prevista de produção de antineutrino para um componente específico do combustível do reator nuclear.

Os antineutrinos carregam cerca de 5 por cento da energia liberada conforme os átomos de urânio e plutônio que alimentam a divisão do reator, ou "fissão". A composição do combustível muda conforme o reator opera, com os decaimentos de diferentes formas de urânio e plutônio (chamados de "isótopos"), produzindo diferentes números de antineutrinos com diferentes faixas de energia ao longo do tempo, mesmo quando o reator continuamente produz energia elétrica.

Os novos resultados da Baía de Daya - onde os cientistas mediram mais de 2 milhões de antineutrinos produzidos por seis reatores durante quase quatro anos de operação - levaram os cientistas a reconsiderar como a composição do combustível muda ao longo do tempo e quantos neutrinos vêm de cada um dos cadeias de decadência.

Os cientistas descobriram que os antineutrinos produzidos por reações nucleares que resultam da fissão do urânio-235, um isótopo físsil de urânio comum no combustível nuclear, eram inconsistentes com as previsões. Um modelo popular para o urânio-235 prevê cerca de 8 por cento mais antineutrinos provenientes da decomposição do urânio-235 do que o que foi realmente medido.

Em contraste, o número de antineutrinos do plutônio-239, o segundo ingrediente de combustível mais comum, concordou com as previsões, embora esta medição seja menos precisa do que a do uraninum-235.

Se neutrinos estéreis - partículas teóricas que são uma possível fonte da vasta matéria invisível ou "escura" do universo - fossem a fonte da anomalia, então os experimentadores observariam uma redução igual no número de antineutrinos para cada um dos ingredientes do combustível, mas os resultados experimentais desfavorecem esta hipótese.

A última análise sugere que um erro de cálculo da taxa de antineutrinos produzidos pela fissão do urânio-235 ao longo do tempo, em vez da presença de neutrinos estéreis, pode ser a explicação para a anomalia. Esses resultados podem ser confirmados por novos experimentos que medirão antineutrinos de reatores alimentados quase inteiramente por urânio-235.

O trabalho pode ajudar os cientistas em Daya Bay e experimentos semelhantes a compreender as taxas e energias flutuantes dos antineutrinos produzidos por ingredientes específicos no processo de fissão nuclear ao longo do ciclo do combustível nuclear. Uma melhor compreensão da evolução do combustível dentro de um reator nuclear também pode ser útil para outras aplicações da ciência nuclear.