Эксперимент JUNO: представлены первые физические результаты спустя 2 месяца после завершения строительства

Институт физики высоких энергий (IHEP) Китайской академии наук провел сегодня пресс-конференцию в Цзянмэне, объявив об успешном завершении строительства Цзянмэньской подземной нейтринной обсерватории (JUNO) и публикации первых физических результатов. После более чем десяти лет проектирования, строительства и международного сотрудничества JUNO стал первым в мире детектором нового поколения — крупномасштабным и прецизионным, — который был введен в эксплуатацию.

Первые данные показывают, что ключевые показатели работы детектора полностью соответствуют или превосходят проектные значения, подтверждая, что JUNO готов к проведению передовых исследований в области физики нейтрино. Подробная статья, описывающая характеристики детектора, направлена в журнал Chinese Physics C и размещена на сайте препринтов arXiv 18 ноября 2025 года.

На пресс-конференции координатор физического анализа коллаборации JUNO профессор Лянцзянь Вэнь представил первые физические результаты эксперимента. Используя данные, собранные с 26 августа по 2 ноября 2025 года, то есть всего через два месяца с момента начала работы, эксперимент JUNO уже измерил фундаментальные параметры θ₁₂ и Δm²₂₁, управляющие так называемыми солнечными нейтринными осцилляциями, с точностью в 1,6 раза превышающей совместный результат всех предыдущих экспериментов. Эти параметры, первоначально определённые в исследованиях нейтрино от Солнца, могут быть измерены также посредством реакторных антинейтрино.

Между предыдущими результатами, полученными с помощью этих двух подходов, существует умеренное различие на уровне 1,5 стандартных отклонений, что рассматривается как возможный признак новой физики. Новое измерение JUNO подкрепляет существование этого разногласия. Более того, только эксперимент JUNO сможет подтвердить или опровергнуть этот эффект, поскольку чувствителен как к реакторным антинейтрино, так и к солнечным нейтрино одновременно. Подробная статья с обсуждением научных результатов была направлена в журнал и также размещена на сайте препринтов arXiv 18 ноября 2025 года.

«Достижение такой точности измерения всего за два месяца работы показывает, что JUNO функционирует именно так, как и было задумано, — сказал профессор Ифан Ван, руководитель коллаборации JUNO. — 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».

JUNO — крупная международная коллаборация во главе с Институтом физики высоких энергий Китайской академии наук. В проекте участвуют более 700 ученых из 74 институтов в 17 странах и регионах.

«Как председатель совета институтов JUNO, я горжусь тем, что наши совместные усилия достигли этого рубежа. Успех JUNO отражает целеустремленность и креативность нашей международной команды», — отметил профессор Маркос Дракос (Университет Страсбурга и CNRS/IN2P3, Франция).

«Представленные сегодня научные результаты показывают, насколько плодотворным оказался десятилетний труд коллаборации JUNO по созданию детектора мирового уровня с использованием множества передовых технических решений. 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», — добавил профессор Джоаккино Рануччи (Университет Милана и INFN (Милан), Италия), заместитель руководителя коллаборации JUNO.

Концепция эксперимента JUNO была предложена в 2008 году и получила одобрение и финансирование Китайской академии наук и правительства провинции Гуандун в 2013 году, за которыми в 2014 году последовали международные вклады. Строительство подземного лабораторного комплекса началось в 2015 году, монтаж детектора — в 2021-м, а завершился он в декабре 2024-го. После заполнения детектора сверхчистой водой и 20 тыс. тонн жидкого сцинтиллятора JUNO начал набор физических данных 26 августа 2025 года.

Изображение: центральный детектор JUNO до заполнения: видна часть фотоэлектронных умножителей, направленных наружу, катушки компенсации магнитного поля Земли. Фото: Yuexiang Liu

Многолетние исследования и разработки привели к прорывным достижениям в ключевых технологиях, включая создание фотоэлектронных умножителей высокой эффективности и прецизионных систем калибровки, технологии получения жидкого сцинтиллятора повышенной прозрачности и изготовления конструкции из материалов с низким содержанием радиоактивных химических элементов. В центре детектора — акриловая сфера диаметром 35,4 м, удерживающая 20 тыс. тонн жидкого сцинтиллятора, окруженная более чем 20 тыс. больших и 25 тыс. малых фотоумножителей, погруженных в 44-метровый бассейн со сверхчистой водой для защиты от мюонов.

Благодаря беспрецедентной чувствительности детектора JUNO ученые смогут определить упорядоченность масс нейтрино и измерить параметры осцилляций нейтрино с точностью лучше 1%, 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 и может быть модернизирован до одного из самых чувствительных инструментов для поиска безнейтринного двойного бета-распада, что позволит исследовать абсолютную шкалу масс нейтрино и проверить их возможную майорановскую природу.

«JUNO будет продолжать приносить важные результаты и готовить новые поколения физиков еще многие десятилетия», — сказал профессор Цзюнь Цао, директор ИФВЭ и заместитель спикера JUNO.

«Наша команда гордится тем, что внесла значительный вклад в фундамент JUNO, — отметил докт. физ.-мат. наук Дмитрий Наумов, руководитель группы JUNO в ОИЯИ. — Наш эксперимент – это то редкое место, где научные знания и опыт со всего мира сливаются в единый слаженный порыв. За десять лет подготовки эксперимента JUNO команда из 50 физиков и инженеров из ОИЯИ участвовала в планировании, разработке и сборке детектора и электроники, создании и развитии вычислительного центра (одного из трех в Европе), разработке и применении алгоритмов отбора и реконструкции событий, статистического анализа».

Схема работы эксперимента. Рисунок: коллаборация JUNO

«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. Получен бесценный опыт, готовятся к представлению несколько кандидатских диссертаций», — добавил канд. физ.-мат. наук Максим Гончар, зам. руководителя группы ОИЯИ в JUNO.

«Сегодня у нас знаменательный день, — говорит член-корреспондент РАН Максим Либанов, директор Института ядерных исследований РАН, — сегодня торжественное открытие установки JUNO в Китае. Эта установка была построена (а сейчас вот заработала, уже появились первые данные) для того, чтобы исследовать в первую очередь физику нейтрино. Самый главный и самый важный вопрос, стоящий на повестке дня и очень интересный со всех точек зрения, — это определение иерархий масс нейтрино. То есть какие-то нейтрино легче, какие-то тяжелее, эти соотношения нужно выяснить. Сейчас много теоретических моделей и экспериментальных подходов, но нужно знать эту величину для того, чтобы двигаться дальше. И вот китайские коллеги организовали коллаборацию из более чем 700 человек. Это хорошая, большая коллаборация. Много институтов, много стран мира, в том числе Россия участвует в этом проекте, она представлена тремя институтами: это наш институт — ИЯИ РАН, — а также ОИЯИ в Дубне и МГУ. И вот мы сейчас находимся в пункте управления, тут много разных мониторов, в частности, здесь интересная картина: сегодняшнее реальное событие по обнаружению нейтрино: видно, как вся эта установка работает. Установка огромная — 20 килотонн. Я еще хочу подчеркнуть важность такого сотрудничества, когда ученые работают вместе и решают такие глобальные задачи. Между прочим, установка была построена всего за десять лет, и это очень небольшой срок. Такой огромный проект, конечно, реализовать в одиночестве просто невозможно!»

Изображение на обложке: Максим Либанов, директор Института ядерных исследований РАН и Евгений Якушев, директор Лаборатории ядерных проблем им. В. П. Джелепова