地下700米「幽靈粒子」現形！陸江門中微子實驗首個重大成果發布

由大陸牽頭的國際合作項目江門中微子實驗（JUNO）裝置19日在大陸廣東省江門市發布其建成後的首個物理成果，測量出描述中微子振盪的兩個參數，比此前實驗的最好精度提高了1.5到1.8倍，顯示其探測器關鍵性能指標全面達到或超越設計預期。

《央視新聞》、《新華社》19日報導，江門中微子實驗由大陸中國科學院高能物理研究所於2008年提出構想，經過十餘年的設計和建設，今年8月26日正式運行，成為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。

中微子是構成物質世界的基本粒子之一，對於研究宇宙演化歷史有重要意義。然而，這種「幽靈粒子」質量極其微小，幾乎不與任何物質發生反應，非常難以探測，測量中微子振盪是目前探測中微子質量最靈敏的方法。

江門中微子實驗的核心探測器為有效質量達2萬噸的液體閃爍體探測器，安置於地下實驗大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不鏽鋼網殼作為主支撐結構，承載了包括35.4米直徑的有機玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬支20英寸光電倍增管、兩萬五千支3英寸光電倍增管以及前端電子學、防磁線圈和隔光板等眾多關鍵部件。

專家介紹，太陽中微子的振盪模式跟核反應堆中微子振盪模式是非常類似的。通過精度的提高，科研人員可以對太陽中微子的振盪有更好的了解，可以精確研究中微子整個振盪矩陣的所有參數，驗證是不是只有三代中微子。歷史上人類曾經認為原子是最小的粒子，但在後來的深入研究中，逐漸發現構成今天我們世界的基本粒子包括6種夸克、6種輕子，其中輕子中有3種是中微子，即：電子中微子、繆子中微子和陶子中微子。而江門中微子實驗最主要的科學目標就是解決粒子物理學領域未來十年內的一個重大問題，即：中微子的質量順序，從而為探索未知物理世界打開新窗口。

大陸中國科學院高能物理研究所副所長、JUNO合作組物理分析負責人溫良劍表示，通過對今年8月26日至11月2日這段時間的有效數據分析，JUNO合作組測量了兩個「太陽中微子振盪參數」，比此前實驗的最好精度提高了1.5到1.8倍。

據了解，這兩個振盪參數既可以通過太陽中微子來測定，也可以通過核反應堆中微子來測定。此前，科學界用這兩種方法的數據測量結果有大約1.5倍的標準偏差，被稱為「太陽中微子偏差」。通過這次江門中微子實驗取得的成果表明，探測器達到了科學家們的設計要求，能夠高效從事物理學研究。

大陸中國科學院院士、江門中微子實驗項目經理王貽芳表示，「JUNO能夠在僅2個月的時間內完成如此高精度的測量，表明探測器的性能完全符合設計預期。其前所未有的測量精度使我們可以很快確定中微子質量順序，檢驗3種中微子振盪的框架，尋找超出此框架的新物理現象。」

作為國際上首個運行的超大規模和超高精度的中微子專用大科學裝置，江門中微子實驗將助力科學家對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究。江門中微子實驗的設計使用壽命為30年，後期可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗。升級後，該裝置將探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子，從而解決粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題，並深刻影響我們對宇宙的理解。

據介紹，JUNO成員涵蓋來自17個國家和地區、75個科研機構的700多名研究人員，展現了大陸在國際合作方面開放、合作、共贏的理念。

JUNO機構委員會主席德拉科斯表示：「看到這一全球努力達到這樣的里程碑，我感到非常自豪。JUNO的成功反映了我們整個國際團隊的投入和創造力。」

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