АО «ПО «Электрохимический завод» (входит в Топливную компанию Росатома «ТВЭЛ») передало партию наработанного изотопа хром-50 заказчику — Институту ядерных исследований Российской академии наук (ИЯИ РАН). Этот материал нужен специалистам ИЯИ РАН для подготовки нового масштабного международного научного эксперимента в области нейтринной физики.
Специалисты зеленогорского предприятия в 2018 году освоили технологию получения хрома-50 в виде хромового ангидрида CrO3 по запросу Института ядерных исследований РАН, который координирует реализацию проекта BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions) — одного из глобальных научных экспериментов в области изучения свойств нейтрино. Коллаборация BEST насчитывает 26 исследователей, представляющих 15 научных организаций России, Германии, США, Канады и Японии, а ведущая роль принадлежит российскому научному учреждению — ИЯИ РАН.
Нейтрино крайне сложно зарегистрировать, так как эта элементарная частица практически не взаимодействует с веществом, но при этом играет центральную роль в механизмах горения Солнца и взрывах сверхновых звезд, а также в процессах формирования элементов во время Большого Взрыва. Определение свойств нейтрино позволит значительно продвинуться в понимании физики элементарных частиц и фундаментальных законов Вселенной.
Эксперимент BEST поможет ответить на вопрос о существовании в природе четвертого типа нейтрино — «стерильных» (кроме электронных, тау- и мюонных). В последние несколько лет с появлением новых «аномальных» результатов в экспериментах по изучению нейтринных осцилляций (превращений нейтрино из одного типа в другой), так и с корректировкой космологических данных эта тема получил новое развитие.
В качестве необходимого для эксперимента BEST искусственного источника электронных нейтрино выступят диски из радиоактивного изотопа хром-51. Он может быть получен путем облучения стабильного изотопа хром-50. Однако в хроме природного изотопного состава хрома-50 всего около 4 %, а для создания искусственного высокоинтенсивного источника нейтрино необходим хром с обогащением по изотопу хром-50 не менее 97 % и с высокой химической чистотой.
Принципиальная возможность обогащения хрома по изотопу хром-50 на каскадах изотопного производства ЭХЗ обсуждалась сотрудниками ИЯИ РАН и специалистами предприятия с 2011 года. Практическая реализация началась в феврале 2018 года. Персонал предприятия блестяще справился с поставленной задачей, обеспечив требуемую химическую чистоту и концентрацию целевого изотопа 98 %, что гарантированно обеспечит будущему источнику нейтрино высокую мощность потока частиц.
Эксперимент BEST пройдет на базе подземной лаборатории галлий-германиевого нейтринного телескопа в Баксанской нейтринной обсерватории (Баксанское ущелье, Северный Кавказ), созданной еще в советские времена специально для изучения нейтрино. Ожидается, что новый искусственный источник нейтрино на основе радиоактивного изотопа хром-51 активностью ≈ 3МКи (мегакюри) будет готов к середине 2019 года, а результаты эксперимента BEST опубликуют в 2020 году.