Зворотний бета-розпад, — це ядерна реакція, яка включає розсіювання електронного антинейтрино на протоні, з утворенням позитрона і нейтрона. Цей процес зазвичай використовується для виявлення електронних антинейтрино в нейтринних детекторах, таких як перша спроба виявлення антинейтрино в нейтринному експерименті Ковена–Райнеса або в нейтринних експериментах, таких як і Borexino. Це важливий процес для експериментів із нейтрино низької енергії (< 60 МеВ), таких як дослідження осциляцій нейтрино, реакторних нейтрино, стерильних нейтрино та геонейтрино.
Реакції Індуковані антинейтрино Зворотний бета-розпад протікає як
+ → + ,
де електронне антинейтрино () взаємодіє з протоном () з отриманням позитрона () і нейтрона (). Реакція зворотного бета-розпаду може бути ініційована лише тоді, коли антинейтрино має кінетичну енергію щонайменше 1,806 МеВ (так звана порогова енергія). Ця порогова енергія зумовлена різницею мас між продуктами ( і ) та реагентами ( і ), а також трохи через на антинейтрино. Більша частина енергії антинейтрино розподіляється на позитрон через його малу масу відносно нейтрона. Позитрон швидко зазнає анігіляції матерії з антиматерією після створення та дає спалах світла з енергією, яка розраховується як
,
де 511 кеВ — енергія спокою електронів і позитронів, — видима енергія реакції, а — кінетична енергія антинейтрино. Після швидкої анігіляції позитрона нейтрон захоплюється елементом детектора, створюючи відкладений спалах 2,22 МеВ, якщо його захоплює протон. Час відкладеного захоплення становить 200—300 мікросекунд після ініціації зворотного бета-розпаду ( мікросекунд в детекторі Borexino). Часовий і просторовий збіг між швидкою анігіляцією позитронів і відкладеним захопленням нейтронів забезпечує чітку сигнатуру зворотного бета-розпаду у детекторах нейтрино, дозволяючи відрізняти сигнал від фона. Поперечний переріз зворотного бета-розпаду залежить від енергії антинейтрино та елемента захоплення, хоча, як правило, становить близько 10−44 см2 (~аттобарн).
Індукований нейтрино Іншим різновидом зворотного бета-розпаду є реакція
+ → +
Експеримент Homestake використовував реакцію
для виявлення сонячних нейтрино.
Індукований електроном Під час утворення нейтронних зірок або радіоактивних ізотопів, здатних захоплювати електрони, нейтрони утворюються шляхом захоплення електронів:
+ → + .
Це схоже на обернений бета-розпад, оскільки протон перетворюється на нейтрон, але реакція індукується захопленням електрона замість антинейтрино.
Див. також
Примітки