中國日報(bào)11月19日電(記者 李夢涵)中國科學(xué)院高能物理研究所在廣東省江門市舉辦發(fā)布會,宣布江門中微子實(shí)驗(yàn)(JUNO)裝置建設(shè)成功并發(fā)布了首個(gè)物理成果。
經(jīng)過JUNO國際合作組十余年的設(shè)計(jì)和建設(shè),JUNO成為國際上首個(gè)建成的新一代超大規(guī)模、超高精度的中微子實(shí)驗(yàn)裝置。JUNO在運(yùn)行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示,其探測器關(guān)鍵性能指標(biāo)全面達(dá)到或超越設(shè)計(jì)預(yù)期,表明JUNO已準(zhǔn)備好開展中微子物理前沿研究。該探測器性能分析文章已提交《中國物理C》,并于11月18日在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv上發(fā)布。
在發(fā)布會上,中國科學(xué)院副院長、黨組成員丁赤飚表示,江門中微子實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)匯聚了全球智慧的大型基礎(chǔ)科學(xué)研究國際合作項(xiàng)目,該項(xiàng)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,也是中國科學(xué)院在科技領(lǐng)域引領(lǐng)創(chuàng)新發(fā)展、體現(xiàn)大國擔(dān)當(dāng)?shù)木唧w實(shí)踐。希望項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)再接再厲,確保江門中微子實(shí)驗(yàn)高效平穩(wěn)運(yùn)行的同時(shí),提升運(yùn)行效能,與全球科學(xué)家緊密協(xié)作,不斷產(chǎn)出具有重大科學(xué)意義和國際影響力的原創(chuàng)性科技成果。
中國科學(xué)院高能物理研究所副所長、JUNO合作組物理分析負(fù)責(zé)人溫良劍報(bào)告了JUNO的首個(gè)物理成果。通過對今年8月26日至11月2日共59天有效數(shù)據(jù)的分析,JUNO合作組測量了被稱為"太陽中微子振蕩參數(shù)"的混合角theta(12)及其相關(guān)的質(zhì)量參數(shù),比此前實(shí)驗(yàn)的最好精度提高了1.5到1.8倍。
這兩個(gè)振蕩參數(shù)最初是通過太陽中微子所測定,但也可以通過反應(yīng)堆中微子精確測定。此前這兩種方法對質(zhì)量平方差的測量結(jié)果有大約1.5倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的不一致,被稱為"太陽中微子偏差",暗示著可能有新物理。此次江門中微子實(shí)驗(yàn)通過反應(yīng)堆中微子證實(shí)了這個(gè)偏差。未來,僅由JUNO實(shí)驗(yàn)就能通過同時(shí)測量太陽中微子和反應(yīng)堆中微子來證實(shí)或證偽該偏差。相關(guān)論文已于11月18日提交期刊并在預(yù)印本網(wǎng)站arXiv發(fā)布。
江門中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)理和發(fā)言人王貽芳表示,"江門中微子實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟趦H2個(gè)月的時(shí)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(jì)預(yù)期。其前所未有的測量精度使我們可以很快確定中微子質(zhì)量順序,檢驗(yàn)3種中微子振蕩的框架,尋找超出此框架的新物理"。
JUNO是一個(gè)中國科學(xué)院高能物理研究所領(lǐng)導(dǎo)的重大國際合作項(xiàng)目,成員涵蓋來自17個(gè)國家和地區(qū)、75個(gè)科研機(jī)構(gòu)的700多名研究人員。"作為JUNO機(jī)構(gòu)委員會主席,看到這一全球努力達(dá)到這樣的里程碑,我感到非常自豪",法國斯特拉斯堡大學(xué)和法國國家科學(xué)研究中心的Marcos Dracos說,"JUNO的成功反映了我們整個(gè)國際團(tuán)隊(duì)的投入和創(chuàng)造力"。
"今天宣布的科學(xué)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(gè)最先進(jìn)的探測器,結(jié)合了許多尖端技術(shù),這將在未來幾年主導(dǎo)中微子物理學(xué)領(lǐng)域,提供精確度極高的結(jié)果。許多因素促成了這一成功,其中,來自世界各地的團(tuán)隊(duì)在液體閃爍體探測器和相關(guān)分析技術(shù)方面的經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識的融合,對于實(shí)現(xiàn)JUNO前所未有的性能水平來說,顯然是至關(guān)重要的,"意大利米蘭大學(xué)和意大利國家核物理研究院的研究員、JUNO副發(fā)言人Gioacchino Ranucci表示。
江門中微子實(shí)驗(yàn)由中國科學(xué)院高能物理研究所于2008年提出構(gòu)想,2013年得到中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(A類)及廣東省人民政府的支持,2014年得到國際合作組多個(gè)國家的批準(zhǔn)和經(jīng)費(fèi)支持,2015年啟動隧道和地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。2021年12月完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)并開始探測器安裝,2024年12月探測器完成建設(shè)并開始灌注超純水與液體閃爍體。2025年8月26日完成液體閃爍體灌注并正式運(yùn)行取數(shù)。
JUNO研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān),在高探測效率光電倍增管、超高透明度液體閃爍體、超低本底材料和精密刻度系統(tǒng)等核心領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。JUNO的核心探測器為有效質(zhì)量達(dá)2萬噸的液體閃爍體探測器,安置于地下實(shí)驗(yàn)大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼作為主支撐結(jié)構(gòu),承載了包括35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、兩萬噸液體閃爍體、兩萬只20英寸光電倍增管、兩萬五千只3英寸光電倍增管以及前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈和隔光板等眾多關(guān)鍵部件,共同構(gòu)建起超高靈敏度的中微子探測系統(tǒng)。
憑借其超高探測靈敏度,JUNO除了聚焦中微子質(zhì)量順序這一核心目標(biāo),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(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。JUNO的設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn),以檢驗(yàn)中微子是否為自身的反粒子,并探測中微子的絕對質(zhì)量。
"未來幾十年里,江門中微子實(shí)驗(yàn)將持續(xù)產(chǎn)生重要物理成果并培養(yǎng)新一代物理學(xué)家,"中國科學(xué)院高能物理研究所所長、江門中微子實(shí)驗(yàn)副發(fā)言人曹俊表示。