中微子探测进入“中国精度”时代
大国重器又传好消息！江门中微子实验（JUNO）装置建成运行仅两个月，就取得首个物理成果——测量太阳中微子振荡参数，结果比此前实验的最好精度提升了1.5~1.8倍。这一成果来自对JUNO装置获取的首批有效数据的分析，表明JUNO探测器关键性能指标全面达到或超越设计预期，装置已准备好开展中微子物理前沿研究。目前，相关论文已提交《中国物理C》，并于11月18日在预印本网站arXiv上发布。
中微子是什么？“可以把它理解为一种‘幽灵粒子’，能轻易穿透地球和人体，却几乎不留痕迹。”中国科学院院士、江门中微子实验项目经理王贻芳介绍，“这种几乎不与物质作用的‘隐身’特性，使中微子成为完美的宇宙信使，携带着关于宇宙诞生与演化的古老信息。”测量中微子振荡是目前探测中微子质量最灵敏的方法。
“我们研究中微子，本质上是一种对自然规律的纯粹探索。从长远来看，其价值是无法估量的。”中国科学院高能物理研究所所长、JUNO副发言人曹俊表示，这正是基础研究的意义，即“我们先去理解世界，而改变世界的种子，往往就埋藏在这份理解之中”。
“中微子可以分为电子中微子、缪中微子和陶中微子三种。JUNO的核心目标，是确定这三种中微子的质量顺序，也就是搞清楚它们当中究竟哪个最重、哪个最轻。”曹俊介绍，这是当前中微子物理领域最根本的科学问题之一。
“凭借其超高探测灵敏度，JUNO除了聚焦中微子质量顺序这一核心目标，还将精确测量中微子振荡参数，开展多种中微子研究，并寻找超出粒子物理标准模型的新物理。”王贻芳透露，JUNO的设计使用寿命为30年，可升级改造为世界最灵敏的无中微子双贝塔衰变实验，以检验中微子是否为自身的反粒子，并探测中微子的绝对质量。
本轮实验中，科研人员深度分析了今年8月26日该装置正式运行到11月2日之间共59天的反应堆中微子数据，并以此为依据测量了两个振荡参数。据了解，这两个振荡参数既可以通过太阳中微子来测定，也可以通过核反应堆中微子来测定。此前，科学界用这两种方法的数据测量结果大约有1.5倍的标准偏差，这被称为“太阳中微子偏差”。此次江门中微子实验通过测量核反应堆中微子，证实了这个偏差仍然存在，但测量精度相比以往国际上各类相关实验提高了1.5到1.8倍。
从2008年提出构想到落地广东江门，从2015年启动隧道和地下实验室建设到今年8月26日正式运行取数，JUNO装置的设计和建设历经10多年。作为国际上首个运行的超大规模和超高精度的中微子专用大科学装置，江门中微子实验将助力科学家对来自太阳、超新星、大气和地球的中微子开展前沿研究。
“江门中微子实验能够在仅2个月的时间完成如此高精度的测量，表明JUNO探测器的性能完全符合设计预期。”王贻芳说。
JUNO副发言人、意大利科学家乔阿基诺·拉努奇表示，这个由全球科学家共同建造的最先进探测器，将在未来几年主导中微子物理学领域，并提供精确度极高的结果。
中国科学院副院长丁赤飚表示，江门中微子实验是一项汇聚了全球智慧的大型基础科学研究国际合作项目，它充分展现了我国在国际合作方面开放、合作、共赢的理念，也是中国科学院在科技领域引领创新发展、体现责任担当的具体实践。
（记者 崔兴毅 雷爱侠 吴春燕）
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