逆ベータ崩壊

逆ベータ崩壊は次のように進行する^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

ν_e +p→e ⁺+ n、

電子反ニュートリノ（ν）_e ) は陽子(p) と相互作用して陽電子(e ⁺）と中性子（n）からなる。IBD反応は、反ニュートリノが少なくとも1.806 MeV ^{[ 3 ] [ 4 ]}の運動エネルギー（閾値エネルギーと呼ばれる）を持つ場合にのみ開始される。この閾値エネルギーは、生成物（ e ^{+ ）}の質量の差によるものである。およびn ) および反応物 ( ν )_eとp) および相対論的質量効果。反ニュートリノのエネルギーの大部分は、中性子に比べて質量が小さいため陽電子に分配されます。陽電子は生成後すぐに^{[ 4 ]}物質-反物質対消滅を^{起こし、エネルギーが[ 5 ]}と計算される光の閃光を放出します。

$${\displaystyle {\begin{aligned}E_{\text{vis}}&=511{\text{ keV}}+511{\text{ keV}}+E_{\rm {\,{\overline {\nu }}_{e}}}-1806{\text{ keV}}\\[2pt]&=E_{\rm {\,{\overline {\nu }}_{e}}}-784{\text{ keV}}\end{aligned}}}$$

ここで、511 keV は電子と陽電子の静止エネルギー、E _{vis は}反応からの可視エネルギーであり、${\displaystyle E_{\rm {\,{\overline {\nu }}_{e}}}}$は反ニュートリノの運動エネルギーです。即発陽電子消滅後、中性子は検出器内の要素で中性子捕獲を受け、陽子で捕獲された場合は2.22 MeVの遅延フラッシュを生成します。 ^{[ 4 ]}遅延捕獲のタイミングは IBD開始後200～300マイクロ秒です（ ボレクシノ検出器では約256 μsである^{[ 4 ]}。即発陽電子消滅と遅発中性子捕獲のタイミングと空間の一致により、ニュートリノ検出器で明確なIBDシグネチャが得られ、バックグラウンドからの識別が可能になる。^{[ 4 ]} IBD断面積は反ニュートリノエネルギーと捕獲要素に依存するが、一般的には10 ⁻⁴⁴ cm ² (~アトバーン)のオーダーである。^{[ 6 ]}

もう一つの逆ベータ崩壊は、次の反応である。

ν_e +n→e ⁻+ p

ホームステーク実験では、反応が利用された。

${\displaystyle \mathrm {\nu _{e}+\ ^{37}Cl\longrightarrow \ ^{37}Ar+e^{-}} }$

太陽ニュートリノを検出するため。

中性子星の形成過程、あるいは電子捕獲が可能な放射性同位体においては、電子捕獲によって中性子が生成される。

p + e ⁻→ n + ν_e。

これは、陽子が中性子に変化するという点で逆ベータ反応に似ているが、反ニュートリノではなく電子の捕獲によって引き起こされる。