利用钨183同位素实现更低本底与更高计数率的反中微子探测新技术

从反应堆或其他源探测到的低能反中微子通常使用反中微子在氢上的转化，产生一个正电子和一个自由中子。该中子随后被具有大中子俘获截面的次级元素（如钆或镉）俘获。我们研究了反中微子转化，并提出了其他具有可比拟反中微子反应截面的元素。由于大多数中子在钆上被俘获，可能产生两个或三个已知能量的延迟伽马信号。像ATLAS这样的实验可以进行约25 ns量级的计时测量。借助此类电子学，这带来了利用正电子在原子壳层电子上的湮灭作为起始信号实现三重延迟符合的可能性。我们还发现了一种钨的同位素$^{183}$W，其具有$1.19 \times 10^{-46}$ m$^2$的大反中微子相互作用截面，以及产生基态的反中微子阈能2.094 MeV和产生第一激发态的阈能2.167 MeV。该反应产生$^{183}$Ta$^*$的核m1激发态，其以106 ns半衰期发射73 keV的特征次级伽马脉冲。这提供了一种新的延迟符合技术，可用于以更低本底噪声识别反中微子。相较于现代反贝塔衰变探测器，这所需的屏蔽更少。