Wen Liangjian, заместник-директор на Института по физика на високите енергии, представя първия набор от експериментални резултати, предоставени от проекта JUNO в Jiangmen, Гуангдонг, в сряда. ДЖИН ЛИВАН/СИНХУА
Най-големият в света течен сцинтилаторен детектор за неутрино, масивно, сферично съоръжение, разположено на дълбочина 700 метра под земята в провинция Гуангдонг в Южен Китай, представи първия си набор от експериментални резултати. Учените, ръководещи усилията, казват, че откритията от подземната обсерватория за неутрино Jiangmen или JUNO са постигнали впечатляваща точност.
Неутрино – малки фундаментални частици – често се наричат „призрачни частици“. Това прозвище идва от изключителната им способност да преминават през материя, дори през плътни материали като Земята или светлинна година твърдо олово, почти напълно безпрепятствено и без забележим ефект.
Концепцията на детектора е предложена през 2008 г. Неговият основен компонент е най-големият в света акрилен резервоар, пълен с ултрапрозрачен течен сцинтилатор, който се използва за взаимодействие с неутрино и излъчване на слаби светкавици.
Докато „призрачните частици“ обикновено преминават направо през всичко, от време на време неутрино ще се сблъска с атом в течния сцинтилатор. Когато се случи този рядък сблъсък, той създава малка светкавица. Тази светлина е това, което физиците търсят.
Съоръжението JUNO, първият в света високопрецизен детектор от следващо поколение, отне десетилетие за проектиране и изграждане. Той е предназначен да открива и измерва енергийния спектър на неутрино, произведени от атомните електроцентрали Taishan и Yangjiang, които се намират на 53 километра.
„Неутрино са фундаментални частици. Тяхната маса е около една милионна от тази на електрона и те се движат със скорости, близки до скоростта на светлината“, каза Уан Ифан, академик в Китайската академия на науките и ръководител на проекта JUNO. Той отбеляза, че неутриното играят ключова роля в космологията, физиката на частиците и астрофизиката и че техните свойства влияят върху историята и бъдещето на Вселената.
Учените знаят, че има три вида неутрино. Докато пътуват в космоса, те могат спонтанно да превключват или да осцилират между тези типове. Това явление, което се управлява от шест ключови параметъра, се случва, защото всеки тип е квантова суперпозиция на три различни масови състояния.
„Оцилацията на неутрино осигурява най-чувствителната сонда на йерархията на масата на неутрино“, каза Уанг, позовавайки се на решаващия въпрос как трите вида неутрино са подредени според тяхната маса.
Използвайки ефективни данни, събрани в продължение на 59 дни след като съоръжението започна работа на 26 август, детекторът JUNO вече е измерил два ключови параметъра с почти два пъти по-висока точност, постигната през последните 50 години.
Цао Джун, директор на Института по физика на високите енергии към Китайската академия на науките, обясни, че тези два параметъра, първоначално измислени с помощта на слънчеви неутрино, са потвърдени като измерими с помощта на неутрино, произведени в ядрени реактори. По-ранни проучвания показаха малка, но забележима разлика между резултатите от слънчевото и реакторното неутрино, което учените смятат, че намеква за възможна нова физика.
Cao каза, че последното измерване на JUNO на 2397 неутрино от ядрените реактори потвърждава тази разлика. Несъответствието, което може да бъде причинено от източниците на неутрино или точността на измерване, може да бъде доказано или опровергано чрез използване само на детектора JUNO за измерване както на слънчевите, така и на реакторните неутрино в бъдеще.
„Постигането на такава прецизност само за два месеца работа показва, че JUNO работи точно както е проектирано“, каза Уанг. „С това ниво на точност JUNO скоро ще определи подреждането на масата на неутрино, ще тества рамката на осцилацията на неутрино и ще търси нова физика извън стандартния модел на физиката на частиците.“
Проектът JUNO е голямо международно усилие, ръководено от Китайския институт по физика на високите енергии, включващо повече от 700 учени от 75 институции в 17 страни и региони.
Дин Чибиао, вицепрезидент на Китайската академия на науките, каза, че проектът е широкомащабно международно съвместно усилие в фундаментални научни изследвания, което демонстрира „отворената, кооперативна и печеливша философия“ на Китай.
„Като председател на институционалния съвет на JUNO, аз съм горд да видя, че това глобално усилие достига такъв крайъгълен камък“, каза Маркос Дракос, физик по високи енергии от Франция.
JUNO следва първо поколение детектор за неутрино в Китай, експериментът за неутрино в реактора Daya Bay в Гуангдонг, който работи от 2011 до 2020 г.