Новейший китайский детектор нейтрино JUNO за два месяца опередил мировую науку на 50 лет

На сайте препринтов ArXiv вышли две работы, посвящённые первым двум месяцам работы новейшего китайского детектора нейтрино JUNO. Подземная обсерватория с детектором показала резкий набор качества измерений, ранее недоступный учёным. За каких-то 59 дней работы детектор набрал статистику лучше и полнее, чем вся мировая наука за последние 50 лет, повысив в 1,6 раз точность измерения двух ключевых параметров нейтрино.

Детектор JUNO изнутри. Источник изображений: IHEP

Китайская подземная нейтринная обсерватория JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), расположенная в провинции Гуандун, представляет собой самый крупный в мире детектор «призрачных частиц» — нейтрино. Этот гигантский сферический детектор, содержащий 20 тыс. тонн жидкого сцинтиллятора, начал сбор физических данных 26 августа 2025 года. Уже за первые 59 дней работы (по 2 ноября) JUNO продемонстрировал выдающиеся возможности, полностью соответствующие и даже превосходящие проектные ожидания, что подтверждено Институтом физики высоких энергий Китайской академии наук (IHEP).

...и снаружи

Всего за два месяца JUNO измерил два ключевых параметра осцилляций нейтрино — sin²θ₁₂ и Δm²₂₁ — с точностью, в 1,5 и 1,8 раза соответственно превышающей точность всех предыдущих мировых экспериментов вместе взятых, проведённых за последние 50 лет. Такие рекордные результаты стали возможны благодаря огромному объёму детектора, рекордному энергетическому разрешению (порядка 3 % на 1 МэВ) и близости к мощным ядерным реакторам общей тепловой мощностью около 36 ГВт (от двух работающих неподалёку АЭС).

Обсерватория JUNO способна регистрировать нейтрино земного происхождения (геологического), солнечного, космического и от атомных электростанций. Собственно, от реакторов исходят антинейтрино, которые использовались учёными для сбора статистики в первые два месяца работы установки. По солнечным нейтрино уже собрано достаточно данных, и измерение характеристик нейтрино от реакторов должно либо подтвердить свойства этих частиц, либо обнаружить несоответствия, что стало бы намёком на неизвестную ранее учёным физику.

Задача JUNO — выстроить иерархию масс нейтрино, которые в процессе движения осциллируют — переходят из одного типа нейтрино в другой, а затем в третий с последующим бесконечным повторением цикла. Статистики по таким превращениям пока недостаточно, чтобы развивать физику этих частиц, которые за свою неуловимость одно время считались кандидатами на роль тёмной материи — у них отсутствует заряд и очень малая масса. Например, для взаимодействия нейтрино с материей с вероятностью 50 % эта частица должна пролететь сквозь стену свинца толщиной в один световой год.

В общем, пока о нейтрино известно не так много, поэтому каждый новый и более совершенный инструмент потенциально способен совершить переворот в науке. Детектор JUNO готов к решению фундаментальных задач. В ближайшие годы обсерватория накопит данные, способные радикально изменить наше понимание элементарных частиц и космологии.