Спустя несколько месяцев после начала набора данных международная коллаборация JUNO, в состав которой входят сотрудники Объединенного института ядерных исследований, представила первые физические результаты. Ключевые параметры детектора соответствуют или превосходят проектные значения, что подтверждает его готовность к проведению передовых исследований в области физики нейтрино. Статья с описанием характеристик детектора направлена в журнал Chinese Physics C и уже доступна в репозитории препринтов arXiv.
Официальное представление результатов состоялось 19 ноября 2025 года на пресс-конференции, проведенной Институтом физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук в Цзянмэне. На ней было объявлено об успешном завершении строительства Цзянмэньской подземной нейтринной обсерватории (JUNO). После более чем десяти лет проектирования и строительства JUNO стал первым в мире крупномасштабным прецизионным детектором нейтрино нового поколения, введенным в эксплуатацию.
JUNO — крупная международная коллаборация, возглавляемая IHEP. Сегодня в проекте участвуют более 700 ученых из 74 институтов 17 стран и регионов мира. В состав научной группы ОИЯИ в JUNO входят специалисты из Лаборатории ядерных проблем, Лаборатории физики высоких энергий, Лаборатории информационных технологий, Лаборатории теоретической физики.
Как сообщил координатор физического анализа коллаборации профессор Лянцзянь Вэнь, первые научные результаты были получены на основе данных, собранных с 26 августа по 2 ноября 2025 года. За этот короткий срок эксперименту уже удалось измерить фундаментальные параметры θ₁₂ и Δm²₂₁, управляющие так называемыми «солнечными» нейтринными осцилляциями. Точность измерения этих величин в 1,6 раза превысила совместный результат всех предыдущих экспериментов.
Параметры θ₁₂ и Δm²₂₁, первоначально определенные в исследованиях нейтрино от Солнца, также могут быть измерены посредством реакторных антинейтрино. Между результатами, полученными этими методами, сохраняется различие на уровне 1,5 стандартных отклонений, что может указывать на новую физику. Измерения JUNO подтверждают существование этого разногласия. Уникальность установки заключается в ее чувствительности как к реакторным антинейтрино, так и к солнечным нейтрино, что в перспективе позволит именно JUNO окончательно подтвердить или опровергнуть данный эффект. Подробная статья с обсуждением научных результатов размещена на сайте препринтов arXiv 18 ноября 2025 года.
Высокую эффективность работы экспериментальной установки подчеркнул руководитель коллаборации JUNO профессор Ифан Ван: «Достижение такой точности измерения всего за два месяца работы показывает, что JUNO функционирует именно так, как и было задумано. Прецизионное измерение энергии нейтрино детектором JUNO в скором времени позволит определить упорядоченность масс нейтрино, проверит трехнейтринную картину осцилляций и станет чувствительным инструментом в поиске физики за пределами Стандартной модели».
«Представленные сегодня научные результаты показывают, насколько плодотворным оказался десятилетний труд коллаборации JUNO по созданию детектора мирового уровня с использованием множества передовых технических решений, — отметил заместитель руководителя коллаборации профессор Джоаккино Рануччи (Университет Милана и INFN, Италия). — Эксперимент будет определять развитие нейтринной физики в ближайшие годы, обеспечивая результаты исключительной точности. На успех повлияло совпадение множества факторов, среди которых особенно важной была концентрация опыта и компетенций ученых со всего мира в области создания детекторов на жидком сцинтилляторе и использования соответствующих методов анализа».
Реализация столь масштабного проекта стала возможной благодаря длительной подготовке и скоординированным усилиям международного сообщества. Предложенная в 2008 году концепция эксперимента JUNO спустя пять лет получила поддержу со стороны Китайской академии наук и правительства провинции Гуандун, за которой в 2014 году последовали международные вклады. В 2015 году началось строительство подземного лабораторного комплекса, монтаж детектора — в 2021-м, а завершился он в декабре 2024-го. После заполнения детектора сверхчистой водой и 20 тысячами тонн жидкого сцинтиллятора JUNO начал набор физических данных 26 августа 2025 года.
Многолетние исследования и разработки участников коллаборации привели к созданию фотоэлектронных умножителей высокой эффективности и прецизионных систем калибровки, технологий получения жидкого сцинтиллятора повышенной прозрачности и изготовления конструкции из материалов с низким содержанием радиоактивных примесей. В центре детектора JUNO — акриловая сфера диаметром 35,4 метра, которая удерживает 20 тысяч тонн жидкого сцинтиллятора. Сфера окружена более чем 20 тысячами больших и 25 тысячами малых фотоумножителей, погруженных в 44-метровый бассейн со сверхчистой водой для защиты от мюонов.
Беспрецедентная чувствительность установки открывает перед коллаборацией долгосрочные исследовательские перспективы. Благодаря JUNO ученые смогут определить упорядоченность масс нейтрино и измерить параметры их осцилляций с точностью лучше одного процента, изучать нейтрино от Солнца, атмосферы, коры и мантии Земли, вспышек сверхновых, а также искать физику за пределами Стандартной модели. Детектор рассчитан на срок службы около 30 лет. В будущем он может быть модернизирован в один из самых чувствительных инструментов для поиска безнейтринного двойного бета-распада, что позволит исследовать абсолютную шкалу масс нейтрино и проверить их возможную майорановскую природу.
«Наша команда гордится тем, что внесла значительный вклад в фундамент JUNO, — отметил заместитель директора Лаборатории ядерных проблем, руководитель группы ОИЯИ в JUNO Дмитрий Наумов. — Наш эксперимент — это то редкое место, где научные знания и опыт со всего мира сливаются в единый слаженный порыв. За десять лет его подготовки команда из 50 физиков и инженеров Объединенного института участвовала в планировании, разработке, сборке детектора и электроники, создании и развитии вычислительного центра (одного из трех в Европе), а также в разработке и применении алгоритмов отбора и реконструкции событий, статистического анализа».
Как подчеркнул начальник сектора реакторных нейтрино ЛЯП, заместитель руководителя группы ОИЯИ в JUNO Максим Гончар, интенсивная работа по получению первых результатов стала ценным опытом для международной команды.
«Последние два месяца были особенно сложными. Совместная работа с десятками коллег из трех различных часовых поясов, ненормированный рабочий день, отсутствие выходных показали, чего может добиться такая коллективная сила, объединенная общей целью. Первые результаты JUNO прокладывают путь к новым открытиям, которые определят облик нейтринной физики на многие годы», — резюмировал он.
Схема работы эксперимента. Рисунок: коллаборация JUNO