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11月19日,位于廣東的江門中微子實驗(JUNO)發(fā)布首個物理成果,測出中微子振蕩的2個關(guān)鍵參數(shù),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(xiàn)前所未有的測量精度 “JUNO能夠在僅2個月的時間內(nèi)完成如此高精度的測量,表明JUNO探測器的性能完全符合設(shè)計預期!”在成果發(fā)布會現(xiàn)場,中國科學院院士、江門中微子實驗項目經(jīng)理和發(fā)言人王貽芳難掩喜悅之情。 中微子是構(gòu)成物質(zhì)世界的基本粒子之一,其質(zhì)量起源與重大宇宙學問題密切相關(guān),被視為探索新物理規(guī)律的關(guān)鍵“門戶”。 但中微子很特別,它會像變魔術(shù)一樣,會在不同類型之間轉(zhuǎn)換,這被稱為中微子振蕩。而想要描述振蕩現(xiàn)象,需要搞清楚6個參數(shù)。 從8月26日JUNO正式運行取數(shù)至11月2日,科研人員分析了59天中的有效數(shù)據(jù),成功把6個參數(shù)中的2個——混合角??12和質(zhì)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(zhì)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(guī)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(guān)鍵振蕩參數(shù),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(zhì)量平方差的測量結(jié)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(guī)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(nèi)。 將持續(xù)產(chǎn)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(zhì)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(jié)構(gòu)為直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)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(nèi)的眾多關(guān)鍵部件,共同構(gòu)起超高靈敏度的中微子探測系統(tǒng)。 運行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示,JUNO探測器的關(guān)鍵性能指標已全面達到或超越設(shè)計預期。 憑借超高探測靈敏度,JUNO除了聚焦中微子質(zhì)量順序這一核心目標,還將精確測量中微子振蕩參數(shù),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(guān)注的是,它的設(shè)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(zhì)量。 中國科學院高能物理研究所所長、江門中微子實驗副發(fā)言人曹俊表示,未來幾十年里,江門中微子實驗將持續(xù)產(chǎn)生重要物理成果并培養(yǎng)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(lǐng)域 從2008年的構(gòu)想萌芽,到2025年的正式運行,JUNO的建設(shè)走過了十余年的不凡征程—— 項目于2013年得到中國科學院戰(zhàn)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(jīng)費支持;2015年啟動隧道和地下實驗室建設(shè);2021年12月完成實驗室建設(shè)并開始探測器安裝;一年后,探測器完成建設(shè)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(shù)。 如今的JUNO,已準備好開展中微子物理前沿研究。 發(fā)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(chǔ)科學研究國際合作項目,充分展現(xiàn)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(lǐng)導的重大國際合作項目,JUNO匯聚了來自17個國家和地區(qū)、75個科研機構(gòu)的700多名研究人員。 “作為JUNO機構(gòu)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(chuàng)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(jié)合了許多尖端技術(shù),這將在未來幾年主導中微子物理學領(lǐng)域,提供精確度極高的結(jié)果?!盝UNO副發(fā)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(wěn)運行的同時,提升運行效能,與全球科學家緊密協(xié)作,不斷產(chǎn)出具有重大科學意義和國際影響力的原創(chuàng)性科技成果。
