江门中微子实验首个重大成果发布

江门中微子实验首个重大成果发布

11月19日，位于广东省的江门中微子实验（JUNO）公布了其首批物理实验结果。实验中，中微子振荡的两个关键参数的测量精度达到了此前国际最佳结果的1.5至1.8倍。

这是迄今为止最高的精度，同时也是惊人的速度：JUNO仅用了两个月就超越了国外类似实验耗时10至20年才能完成的成果。

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测量精度：前所未有的精度

“JUNO仅用两个月就完成了如此高精度的测量，这证明JUNO探测器的性能完全达到了预期！”中国科学院院士、江门中微子实验项目负责人兼发言人王义芳在结果发布会上欣喜地表示。

中微子是物质世界的基本粒子之一。它们的起源与宇宙学的核心问题密切相关，被认为是探索新物理定律的关键。

中微子的独特之处在于它们可以在不同类型的中微子之间神奇地转换——这种现象被称为中微子振荡。描述这种振荡需要理解六个参数。

中微子的独特之处在于它们可以在不同类型的中微子之间神奇地转换——这种现象被称为中微子振荡。从8月26日JUNO探测器正式开始数据收集到11月2日，研究人员分析了59天的有效数据，并将六个参数中的两个——混合角φ12和质量平方差——的精度提高了1.5到1.8倍，与之前的实验相比。

王义芳解释说，这种前所未有的测量精度使研究人员能够快速确定中微子质量阶数，研究三种中微子振荡的框架，并探索该框架之外的新物理现象。

JUNO是世界上第一个也是目前唯一一个规模最大、精度最高的下一代中微子实验装置，堪称观测中微子的“超级眼睛”。

该实验测量的两个关键振荡参数最初是利用太阳中微子确定的，但也可以利用反应堆中微子进行精确测量。此前，这两种方法在质量平方差测量中表现出约1.5倍于标准值的偏差，这表明可能存在尚未发现的新物理定律。

JUNO已经利用反应堆中微子证实了这种偏差的存在。未来，JUNO希望通过同时测量太阳中微子和反应堆中微子来验证或推翻这种偏差，从而帮助科学家揭开中微子的奥秘。

它将继续提供重要的物理见解。

江门中微子实验的核心探测器位于地下700米处。它是一个有效质量为2万吨的液体闪烁探测器，位于一个44米深的盆地中心。

其主体结构由一个直径41.1米的钢网壳构成，支撑着众多关键部件，包括一个直径35.4米的丙烯酸球体、2万吨液体闪烁体和4.5万个光电倍增管。这些部件构成了一个高灵敏度的中微子探测系统。

初步运行数据显示，JUNO探测器的关键性能指标已达到或超过预期。

凭借其极高的探测灵敏度，JUNO 不仅能够研究中微子的质量顺序，还能精确测量中微子的振荡参数，研究太阳、超新星、大气和地球中微子，并探索超越粒子物理标准模型的新物理现象。

值得注意的是，JUNO 的计划寿命长达 30 年，意义重大。该实验未来可以扩展为世界上最灵敏的无中微子双β衰变实验，用于检验中微子是否是其反粒子，并确定中微子的绝对质量。

中国科学院高能物理研究所所长、江门中微子实验副发言人曹军表示，江门中微子实验将在未来几十年继续为物理学研究提供重要见解，并培养新一代物理学家。

中微子物理将在未来几年占据主导地位

从2008年最初构想到2025年正式投入使用，JUNO探测器经历了十余年的非凡发展历程。

该项目于2013年获得中国科学院战略性先导科技专项的资助。