La desintegración beta inversa , comúnmente abreviada como IBD, [1] es una reacción nuclear que implica la dispersión de antineutrinos electrónicos de un protón , creando un positrón y un neutrón . Este proceso se utiliza comúnmente en la detección de antineutrinos electrónicos en detectores de neutrinos , como la primera detección de antineutrinos en el experimento de neutrinos de Cowan-Reines , o en experimentos de neutrinos como KamLAND y Borexino . Es un proceso esencial para experimentos con neutrinos de baja energía (<60 MeV ) [2]como los que estudian la oscilación de neutrinos , [2] neutrinos de reactor , neutrinos estériles y geoneutrinos. [3] La reacción de la EII solo se puede utilizar para detectar antineutrinos (en lugar de neutrinos de materia normal, como los del Sol) debido a la conservación de leptones . [ cita requerida ]
Reacción
La desintegración beta inversa procede como
ν
mi +
pag
→
mi+
+
norte
, [2] [3] [4]
donde un antineutrino de electrones (
ν
mi) interactúa con un protón (
pag
) para producir un positrón (
mi+
) y un neutrón (
norte
). La reacción de la EII sólo puede iniciarse cuando el antineutrino posee al menos 1,806 MeV [3] [4] de energía cinética (denominada energía umbral ). Este umbral de energía se debe a una diferencia de masa entre los productos (
mi+
y
norte
) y los reactivos (
ν
mi y
pag
) y también ligeramente debido a un efecto de masa relativista sobre el antineutrino. La mayor parte de la energía de los antineutrinos se distribuye al positrón debido a su pequeña masa en relación con el neutrón. El positrón rápidamente [4] sufre la aniquilación materia-antimateria después de la creación y produce un destello de luz con energía calculada como
E vis = 511 keV + 511 keV + E
ν
mi- 1806 keV = E
ν
mi- 784 keV , [5]
donde 511 keV es la energía en reposo del electrón y del positrón , E vis es la energía visible de la reacción y E
ν
mies la energía cinética antineutrino . Después de la rápida aniquilación del positrón , el neutrón sufre una captura de neutrones en un elemento del detector, produciendo un destello retardado de 2,22 MeV si se captura en un protón. [4] El momento de la captura retrasada es de 200 a 300 microsegundos después del inicio de la EII (≈256 μs en el detector Borexino [4] ). El tiempo y la coincidencia espacial entre la aniquilación rápida de positrones y la captura de neutrones retardada proporciona una clara firma de EII en los detectores de neutrinos , lo que permite la discriminación del fondo. [4] La sección transversal de la EII depende de la energía del antineutrino y del elemento de captura, aunque generalmente es del orden de 10-44 cm 2 (∼ attobarns ). [6]
Ver también
Referencias
- ^ Colaboración de Daya Bay; An, FP; Balantekin, AB; Banda, HR; Bishai, M .; Blyth, S .; Butorov, I .; Cao, D .; Cao, GF (12 de febrero de 2016). "Medición del espectro y flujo de antineutrinos del reactor en Daya Bay". Cartas de revisión física . 116 (6): 061801. arXiv : 1508.04233 . Código bibliográfico : 2016PhRvL.116f1801A . doi : 10.1103 / PhysRevLett.116.061801 . PMID 26918980 .
- ^ a b c Vogel, P .; Beacom, JF (27 de julio de 1999). "Distribución angular de la desintegración beta inversa de neutrones". Physical Review D . 60 (5): 053003. arXiv : hep-ph / 9903554 . Código Bibliográfico : 1999PhRvD..60e3003V . doi : 10.1103 / PhysRevD.60.053003 .
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