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運行僅2個月 江門中微子實驗發布首個成果

南方+ 2025年11月19日

11月19日,位于廣東的江門中微子實驗(JUNO)發布首個物理成果,測出中微子振蕩的2個關鍵參數,測量精度較此前國際最好水平提升1.5至1.8倍。

這是目前最高的精度,也是驚人的速度:JUNO僅用2個月時間,就超越了國外同類實驗10年至20年的成果積累。

中心探測器。

實現前所未有的測量精度

“JUNO能夠在僅2個月的時間內完成如此高精度的測量,表明JUNO探測器的性能完全符合設計預期!”在成果發布會現場,中國科學院院士、江門中微子實驗項目經理和發言人王貽芳難掩喜悅之情。

中微子是構成物質世界的基本粒子之一,其質量起源與重大宇宙學問題密切相關,被視為探索新物理規律的關鍵“門戶”。

但中微子很特別,它會像變魔術一樣,會在不同類型之間轉換,這被稱為中微子振蕩。而想要描述振蕩現象,需要搞清楚6個參數。

從8月26日JUNO正式運行取數至11月2日,科研人員分析了59天中的有效數據,成功把6個參數中的2個——混合角??12和質量平方差的精度大幅刷新,比此前實驗的最好精度提高了1.5到1.8倍。

王貽芳表示,這一前所未有的測量精度,使科研人員可以很快確定中微子質量順序,檢驗3種中微子振蕩的框架,尋找超出此框架的新物理。

JUNO是國際上首個建成的新一代超大規模、超高精度的中微子實驗裝置,是人類觀測中微子的“超級眼睛”。

此次測量的兩個關鍵振蕩參數,最初通過太陽中微子測定,但也可以通過反應堆中微子精確測定。此前這兩種方法在質量平方差的測量結果上存在約1.5倍標準的“太陽中微子偏差”,暗示可能存在未被人類掌握的新物理規律。

本次JUNO通過反應堆中微子證實了這一偏差的存在。未來,JUNO有望通過同時測量太陽中微子和反應堆中微子,來證實或證偽該偏差,引導科學家掌握其中的奧秘。

球內。

將持續產生重要物理成果

江門中微子實驗的核心探測器位于地下700米,是一個有效質量達2萬噸的液體閃爍體探測器,坐落于一個44米深的水池中央。

其主體結構為直徑41.1米的不銹鋼網殼,承載著包括直徑35.4米的有機玻璃球、2萬噸液體閃爍體、45000只光電倍增管等在內的眾多關鍵部件,共同構起超高靈敏度的中微子探測系統。

運行期間首批獲取的數據顯示,JUNO探測器的關鍵性能指標已全面達到或超越設計預期。

憑借超高探測靈敏度,JUNO除了聚焦中微子質量順序這一核心目標,還將精確測量中微子振蕩參數,開展對太陽、超新星、大氣及地球中微子的研究,并尋找超出粒子物理標準模型的新物理。

值得關注的是,它的設計使用壽命為30年,可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗,以檢驗中微子是否為自身的反粒子,并探測中微子的絕對質量。

中國科學院高能物理研究所所長、江門中微子實驗副發言人曹俊表示,未來幾十年里,江門中微子實驗將持續產生重要物理成果并培養新一代物理學家。

有機玻璃檢查。

未來幾年主導中微子物理學領域

從2008年的構想萌芽,到2025年的正式運行,JUNO的建設走過了十余年的不凡征程——

項目于2013年得到中國科學院戰略性先導科技專項(A類)及廣東省人民政府的支持;2014年得到國際合作組多個國家的批準和經費支持;2015年啟動隧道和地下實驗室建設;2021年12月完成實驗室建設并開始探測器安裝;一年后,探測器完成建設并開始灌注超純水與液體閃爍體;今年8月,完成液體閃爍體灌注并正式運行取數。

如今的JUNO,已準備好開展中微子物理前沿研究。

發布會上,中國科學院副院長、黨組成員丁赤飚表示,這是一項匯聚了全球智慧的大型基礎科學研究國際合作項目,充分展現了我國在國際合作方面開放、合作、共贏的理念。

作為由中國科學院高能物理研究所領導的重大國際合作項目,JUNO匯聚了來自17個國家和地區、75個科研機構的700多名研究人員。

“作為JUNO機構委員會主席,看到這一全球努力達到這樣的里程碑,我感到非常自豪?!眮碜苑▏固乩贡ご髮W和法國國家科學研究中心的馬科斯?德拉科斯(Marcos Dracos)表示,JUNO的成功反映了整個國際團隊的投入和創造力。

“今天宣布的科學成果見證了JUNO合作組過去十多年努力的成功。我們共同建造了一個最先進的探測器,結合了許多尖端技術,這將在未來幾年主導中微子物理學領域,提供精確度極高的結果?!盝UNO副發言人、意大利米蘭大學及意大利國家核物理研究院的研究員吉爾切諾?拉努奇(Gioacchino Ranucci)說。

丁赤飚希望,未來,項目團隊確保JUNO高效平穩運行的同時,提升運行效能,與全球科學家緊密協作,不斷產出具有重大科學意義和國際影響力的原創性科技成果。