江门实验揭示神秘中微子的深层奥秘

记者乘坐缆车，从地面入口顺着倾斜的隧道深入地下。伴随着鼓风机持续的轰鸣声，经过约15分钟的行程后，终于到达一处宽敞且明亮的地下空间。这里距离地表约700米，正是江门中微子实验（JUNO）的核心实验区。

11月19日，中国科学院高能物理研究所在此召开新闻发布会，正式宣布JUNO探测装置顺利建成并公开首项科学成果。JUNO团队利用投运59天内收集的数据，成功测定了两项至关重要的太阳中微子振荡参数，其精度较以往全球同类实验提升了1.5至1.8倍。

作为全球首个建成且投入运行的新一代超大规模、超高精度中微子实验设施，JUNO计划攻克哪些关键难题？揭示中微子的奥秘对普通人有何意义？为什么科学家要花如此大的力气提升中微子参数的测量准确率？围绕这些问题，科技日报记者采访了参与项目的专家。

第一个问题：隐形的中微子究竟藏着什么秘密？

中微子常被称为“幽灵粒子”，它能够轻易地穿过地球甚至人的身体，而几乎不会被感知。中科院高能所王贻芳院士介绍：“正是中微子几乎不与物质发生反应的这种‘隐形’特性，使它们成为宇宙最独特的信息携带者，保存着宇宙起源和演变的珍贵线索。” JUNO装置正是为捕捉和研究这些神秘粒子而设计。

“中微子有三种——电子型、缪型、陶型。JUNO的核心科学目标，就是厘清这三类中微子的质量分布，也就是找出它们的质量排序。”中科院高能物理研究所所长曹俊表示，这正是当今中微子研究领域面对的最基础科学问题之一。

此外，JUNO还计划对中微子振荡参数进行高精度测定，并研究太阳、地球、超新星、大气等产生的中微子，以及探索质子衰变现象。

曹俊认为，通过上述各类观测手段，JUNO有望从内部揭开天体甚至星球的秘密，还能帮助科学家寻找宇宙的早期信号。“这些成果将加深我们对中微子的理解，也为有可能突破现有理论的新物理提供线索。”

第二个问题：探索宇宙起源，和我们的生活有何关联？

“事实上，中微子与我们之间的联系要追溯至宇宙的诞生，它在一定程度上决定了我们存在的可能。”王贻芳表示。

在宇宙诞生初期，空间中弥漫着极其微小的“密度扰动”，它们正是孕育未来一切星体和生命的“种子”。而如果中微子没有质量，就会以光速飞驰，将这些原始的“种子”彻底抹去。

王贻芳解释道：正是由于中微子存在小小的质量，使它们相较于光速运动有所缓慢，从而促使宇宙原始的密度起伏得以保留并被放大，最终构建出星系、银河、太阳系、地球以及人类本身。

曹俊补充道：“研究中微子本质上是一种对自然法则的深入探索。虽然短期内很难预见什么直接用途，但从长远看，它极有可能孕育出改变世界的根基。比如，人类最初认识到电的存在时，也根本想象不到今天电的应用。”他强调，这正是基础科学研究的深远意义：理解世界，改变世界的可能性也许就藏在这份理解中。

第三个问题：为何如此重视振荡参数的精密测量？

我们当前测定的中微子振荡参数，是物理学中的基本常数，对于一系列前沿科学问题都至关重要。

曹俊举例称：“比如，中微子是不是它自身的反粒子？这是物理学尚未解开的难题之一。相关问题的解答直接关乎宇宙中为什么会有物质存在。对这些重大科学问题的判断，很大程度上依赖于中微子参数的精确测量。如果数据存在偏差，科学界就可能需要十年甚至更长时间，反复通过新实验来判别。”

在他看来，只有将各项参数测得足够准确，很多模糊的问题才能变得分明，也能由此考察是否存在超越标准模型的新物理现象。

JUNO刚刚取得的首项成果，便是高精度理念的实例。新成果将太阳中微子振荡参数的测量精度大幅提升。对于这些参数，现在主要有两种测量方式：一是观测太阳中微子，二是利用反应堆产生的中微子。不过，两种方法对于中微子质量平方差的测量结果，过去存在约1.5倍标准偏差的不一致。

王贻芳指出：“这样的差异，可能来源于实验误差，也不排除为新物理现象的提示。通过高精度测量，我们能够更准确地判断究竟原因何在，从而化解长期存在的争议和不确定。”（科技日报江门11月19日电）