Подземный детектор в Китае установил новый рекорд точности измерений осцилляций нейтрино

Международная коллаборация эксперимента «Jiangmen Underground Neutrino Observatory» (JUNO), расположенного в Китае, представила первые научные результаты работы установки. Исследование, опубликованное в журнале Nature, содержит наиболее точные на сегодняшний день измерения нейтринных осцилляций и открывает путь к решению одной из главных загадок современной физики – определению порядка масс нейтрино.

Нейтрино являются одними из самых распространенных элементарных частиц во Вселенной, однако из-за крайне слабого взаимодействия с веществом их свойства остаются малоизученными. Одной из ключевых особенностей нейтрино является способность изменять свой тип, или «аромат», в процессе движения. Это явление известно как нейтринные осцилляции и позволяет исследовать фундаментальные параметры этих частиц.

Подземная лаборатория для изучения нейтрино

Эксперимент JUNO начал работу в августе 2025 года. Ученые надеются с его помощью решить одну из главных загадок физики элементарных частиц – определить массы нейтрино и понять, как они соотносятся друг с другом. Кроме того, установка позволит проверить теорию, согласно которой нейтрино существуют в трех разновидностях и могут превращаться друг в друга во время движения. Детектор представляет собой гигантскую сферическую установку, заполненную 20 тысячами тонн жидкого сцинтиллятора и размещенную на глубине 700 метров под землей для защиты от внешних помех.

Когда антинейтрино взаимодействуют с веществом внутри детектора, возникают слабые вспышки света, которые регистрируются десятками тысяч фотосенсоров. За первые 59,1 дня работы ученым удалось собрать достаточный объем данных для высокоточного анализа энергетического спектра нейтрино и процессов их осцилляции.

Рекордная точность измерений

Согласно опубликованным результатам, JUNO достиг рекордной точности измерения энергии нейтрино. При энергии около 1 МэВ ошибка измерения составляет всего 3 процента, что позволяет ученым намного точнее отслеживать изменения состояния нейтрино и получать более надежные данные об их свойствах. Кроме того, эксперимент впервые обеспечил одновременное высокоточное измерение ключевых параметров нейтринных осцилляций. Неопределенности этих параметров удалось сократить в среднем в 1,6 раза по сравнению с совокупными результатами, накопленными мировыми экспериментами за последние десятилетия.

Авторы исследования отмечают, что установка уже демонстрирует характеристики, соответствующие проектным требованиям. Полученные данные подтверждают готовность JUNO к выполнению своей главной научной миссии. По мере накопления статистики эксперимент может дать окончательный ответ на вопрос о порядке масс нейтрино – одной из важнейших нерешенных проблем физики элементарных частиц.

Ученые также рассчитывают, что будущие наблюдения позволят проверить существующие теории и, возможно, обнаружить признаки новой физики за пределами Стандартной модели.