Китайский международный проект «Jiangmen Underground Neutrino Observatory» (JUNO) обнародовал первые научные данные, полученные в ходе работы установки. В статье, опубликованной в журнале Nature, представлены наиболее точные на текущий момент измерения нейтринных осцилляций, что открывает перспективы для решения одной из ключевых проблем современной физики – установления иерархии масс нейтрино.
Нейтрино — одни из самых распространенных элементарных частиц во Вселенной, однако их свойства остаются недостаточно изученными в силу крайне слабого взаимодействия с окружающей средой. Важной особенностью нейтрино является способность к изменению своего типа, или «аромата», по мере перемещения. Этот процесс, известный как нейтринные осцилляции, предоставляет возможность для изучения фундаментальных параметров этих частиц.
Подземная лаборатория для изучения нейтрино
Работа эксперимента JUNO стартовала в августе 2025 года. Исследователи рассчитывают использовать полученные данные для решения одной из важнейших задач физики элементарных частиц – определения массы нейтрино и выяснения взаимосвязи между ними. Кроме того, установка позволит проверить гипотезу о существовании трех разновидностей нейтрино, способных преобразовываться друг в друга во время движения. Детектор представляет собой крупномасштабную сферическую конструкцию, содержащую 20 тысяч тонн жидкого сцинтиллятора и расположенную на глубине 700 метров под землей для минимизации влияния внешних факторов.
Взаимодействие антинейтрино с веществом внутри детектора приводит к генерации слабых световых импульсов, фиксируемых большим количеством фотосенсоров – порядка десятков тысяч. За первые 59,1 дня функционирования установки исследователям удалось накопить достаточный объем информации для детального анализа энергетического распределения нейтрино и изучения их осцилляций.
Рекордная точность измерений
Опубликованные результаты свидетельствуют о том, что эксперимент JUNO достиг беспрецедентной точности в определении энергии нейтрино. При уровне энергии приблизительно 1 МэВ погрешность измерения составляет всего 3 процента, что обеспечивает ученым возможность более детального мониторинга изменений состояния нейтрино и получения более достоверных данных об их характеристиках. Помимо этого, эксперимент впервые позволил провести одновременное высокоточное измерение ключевых параметров, связанных с нейтринными осцилляциями. Неопределенности этих параметров удалось уменьшить в среднем на 1,6 раза по сравнению с совокупностью результатов, полученных мировыми научными группами за последние десятилетия.
Авторы исследования подчеркивают, что установленная аппаратура уже демонстрирует показатели, соответствующие запланированным проектным спецификациям. Собранные данные подтверждают готовность JUNO к реализации основной научной задачи. С увеличением объема накопленной статистики эксперимент может предоставить окончательный ответ на вопрос о иерархии масс нейтрино – одной из ключевых нерешенных задач в области физики элементарных частиц.
Исследователи также надеются, что дальнейшие наблюдения позволят проверить существующие теоретические модели и, возможно, выявить признаки новой физики, выходящей за рамки Стандартной модели.
