O esforço conjunto do grupo de teoria nuclear da Universidade de Jyvaskyla e o experimento colaborativo internacional EXO-200 abre o caminho para resolver os problemas de fluxo de antineutrino do reator. A colaboração do EXO-200 é formada por pesquisadores de 26 laboratórios e o experimento é projetado para medir a massa do neutrino. Como um subproduto dos esforços de calibração do experimento, a forma espectral do elétron do decaimento beta de Xe-137 pode ser medida. Este decaimento particular é idealmente adequado para testar uma hipótese teórica para resolver a anomalia antineutrino do reator de longa data e persistente. Os resultados das medições da forma espectral foram publicados em Cartas de revisão física em junho de 2020.

Os reatores nucleares são movidos por fissão de urânio e combustível de plutônio. Os produtos de fissão ricos em nêutrons decaem por decaimento beta em direção à linha de estabilidade beta, emitindo elétrons e antineutrinos de elétrons. Cada decaimento beta produz um espectro de energia contínuo para os elétrons e antineutrinos emitidos até uma energia máxima (energia de ponto final beta).

O número de elétrons emitidos para cada energia do elétron constitui a forma espectral do elétron e o complemento descreve a forma espectral do antineutrino.

Os reatores nucleares emitem antineutrinos com uma distribuição de energia que é a soma das formas espectrais do antineutrino de todos os decaimentos beta no reator. Esta distribuição de energia foi medida por grandes experimentos de oscilação de neutrino. Por outro lado, esta distribuição de energia de antineutrinos foi construída usando os dados nucleares disponíveis sobre decaimentos beta dos produtos da fissão.

A referência consagrada para esta construção é o modelo Huber-Mueller (HM). A comparação do espectro de energia antineutrino predito por HM com aquele medido pelos experimentos de oscilação revelou um déficit no número de antineutrinos medidos e um "aumento" adicional, um aumento extra no número medido de antineutrinos entre 4 e 7 MeV de energia antineutrino. O déficit foi cunhado como anomalia antineutrino do reator ou anomalia de fluxo e tem sido associado à oscilação dos neutrinos comuns aos chamados neutrinos estéreis que não interagem com a matéria comum, e assim desaparecer do fluxo de antineutrino emitido pelos reatores. Até recentemente, não havia uma explicação convincente para o surgimento da saliência no fluxo de antineutrino medido.

Apenas recentemente uma explicação potencial para a anomalia do fluxo e aumento foi discutida quantitativamente. O déficit de fluxo e o aumento podem estar associados à omissão de formas espectrais precisas dos chamados decaimentos beta não únicos ocultos pela primeira vez considerados pela primeira vez no chamado modelo de fluxo 'HKSS' (das primeiras letras dos sobrenomes dos autores, L. Hayen, J. Kostensalo, N. Severijns, J. Suhonen, do artigo relacionado).

Como verificar se as previsões de fluxo e aumento do HKSS são confiáveis?

"Uma maneira é medir as formas espectrais das transições principais e comparar com as previsões do HKSS. Essas medições são extremamente difíceis, mas recentemente um caso de teste perfeito pode ser medido pela renomada colaboração EXO-200 e a comparação com as previsões do nosso grupo de teoria pode ser alcançado em uma publicação conjunta [AlKharusi2020]. Uma combinação perfeita da forma espectral medida e prevista pela teoria foi obtida, apoiando assim os cálculos do HKSS e suas conclusões. Medições adicionais de formas espectrais de outras transições podem ser antecipadas em um futuro (próximo) ", diz o professor Jouni Suhonen do Departamento de Física da Universidade de Jyvaskyla.