Войти
Обратный бета-распад, обычно сокращенно IBD, представляет собой ядерную реакцию, включающую электронный антинейтрино рассеяние на протоне с образованием позитрон и нейтрон. Этот процесс обычно используется при обнаружении электронных антинейтрино в нейтринных детекторах, таких как первое обнаружение антинейтрино в нейтринном эксперименте Коуэна – Райнеса или в нейтринных экспериментах, таких как КамЛАНД и Борексино. Это важный процесс для экспериментов с нейтрино низкой энергии (< 60 МэВ ), таких как исследования осцилляции нейтрино, реакторных нейтрино, стерильных нейтрино и геонейтрино. Реакция IBD может использоваться только для обнаружения антинейтрино (а не нейтрино нормальной материи, например, от Солнца) из-за сохранения лептона.
Обратный бета-распад протекает как
. ν. e+. p. →. e. +. n.,
где электронный антинейтрино (. ν. e) взаимодействует с протоном (. p.) с образованием позитрона (. e.) и нейтрона <66.>). Реакция IBD может быть инициирована только тогда, когда антинейтрино обладает кинетической энергией не менее 1,806 МэВ (называемой пороговой энергией ). Эта пороговая энергия возникает из-за разницы в массе продуктов (. e. и. n.) и реагентов (. ν. eи. p.), а также незначительно из-за эффекта релятивистской массы на антинейтрино. Большая часть энергии антинейтрино передается позитрону из-за его малой массы относительно нейтрона. Позитрон незамедлительно подвергается аннигиляции материя-антивещество после создания и дает вспышку света с энергией, рассчитанной как
Evis = 511 кэВ + 511 кэВ + E. ν. e- 1806 кэВ = E. ν. e- 784 кэВ,
где 511 кэВ - энергия покоя электрона и позитрона, E vis - видимая энергия реакции, а E. ν. e- кинетическая энергия антинейтрино . После быстрой аннигиляции позитрона нейтрон подвергается захвату нейтрона элементом в детекторе, вызывая задержанную вспышку 2,22 МэВ, если он захватывается протоном. Время задержки захвата составляет 200–300 микросекунд после инициирования IBD (≈256 мкс в детекторе Borexino ). Временное и пространственное совпадение между быстрой аннигиляцией позитронов и захватом запаздывающих нейтронов обеспечивает четкую сигнатуру IBD в детекторах нейтрино, что позволяет отличить их от фона. Поперечное сечение IBD зависит от энергии антинейтрино и улавливающего элемента, хотя обычно составляет порядка 10 см (∼ attobarns ).
