Само за два месеца: Новият китайски детектор за неутрино JUNO изпревари световната наука с 50 години

На сайта за препринти ArXiv бяха публикувани две статии за първите два месеца от работата на най-новия китайски детектор за неутрино JUNO. Подземната обсерватория с детектора показа рязко повишаване на качеството на измерванията, които преди това бяха недостъпни за учените.

Само за 59 дни работа детекторът е натрупал статистика, по-добра и по-пълна от цялата световна наука за последните 50 години, като е увеличил 1,6 пъти точността на измерване на два ключови параметъра на неутриното.

Китайската подземна обсерватория за неутрино JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory), разположена в провинция Гуандун е най-големият в света детектор на „частици-призраци“ – неутрино. Този гигантски сферичен детектор, съдържащ 20 000 тона течен сцинтилатор започна да събира физически данни на 26 август. Още през първите 59 дни от работата си (до 2 ноември) JUNO демонстрира изключителни възможности, като напълно отговаря и дори надхвърля очакванията на проекта, както потвърди Институтът по физика на високите енергии към Китайската академия на науките (IHEP).

Само за два месеца JUNO измери два ключови параметъра на осцилацията на неутриното – sin²θ₁₂₂ и Δm²₂₂₁ – с точност съответно 1,5 и 1,8 пъти по-висока от всички предишни световни експерименти, взети заедно през последните 50 години.

Тези рекордни резултати станаха възможни благодарение на огромния обем на детектора, рекордната енергийна разделителна способност (около 3% при 1 MeV) и близостта до мощни ядрени реактори с обща топлинна мощност около 36 GW (от две близки атомни електроцентрали).

Обсерваторията JUNO може да открива неутрино от земен произход (геологично), слънчево, космическо и от ядрени електроцентрали. Всъщност от реакторите идват антинеутрино, което беше използвано от учените за събиране на статистически данни през първите два месеца от работата на инсталацията. Вече са събрани достатъчно данни за слънчевите неутрино, а измерването на характеристиките на неутрино от реакторите трябва или да потвърди свойствата на тези частици, или да открие несъответствия, които биха били намек за непозната досега на учените физика.

Задачата на JUNO е да изгради йерархия от неутрино маси, които осцилират в движение – преминават от един вид неутрино към друг, а след това към трети, последвано от безкрайно повторение на цикъла.

Статистиката на подобни трансформации все още не е достатъчна за разработване на физиката на тези частици, които заради своята неуловимост някога се смятаха за кандидати за ролята на тъмна материя – те нямат заряд и много малка маса. Например, за да може неутриното да взаимодейства с материята с вероятност от 50%, частицата трябва да премине през стена от олово с дебелина една светлинна година.

Като цяло досега не се знае много за неутриното, така че всеки нов и по-усъвършенстван инструмент има потенциала да направи революция в науката. Детекторът JUNO е готов да се справи с фундаменталните предизвикателства. През следващите години обсерваторията ще натрупа данни, които могат радикално да променят разбирането ни за елементарните частици и космологията.