從地面入口乘上纜車，沿斜井隧道緩緩下行，伴隨鼓風(fēng)機(jī)的持續(xù)轟鳴，約15分鐘后，記者抵達(dá)一個寬敞明亮的地下空間。這里位于地下700米深處，正是江門中微子實驗（JUNO）所在地。
11月19日，中國科學(xué)院高能物理研究所在此舉辦新聞發(fā)布會，宣布JUNO裝置建設(shè)成功并發(fā)布首個物理成果。利用JUNO投入運行后59天獲取的數(shù)據(jù)，JUNO合作組成功測量了兩個關(guān)鍵的太陽中微子振蕩參數(shù)，并將測量精度提升至此前最好結(jié)果的1.5到1.8倍。
作為國際上首個建成的新一代超大規(guī)模、超高精度中微子實驗裝置，JUNO主要解決哪些科學(xué)問題？研究中微子對普通人有什么意義？為什么要不遺余力地提高中微子振蕩參數(shù)的測量精度？針對以上問題，科技日報記者采訪了相關(guān)專家。
第一問：中微子有隱身特性，研究它能揭示哪些奧秘？
中微子是一種“幽靈粒子”，能輕易穿透地球和人體，卻幾乎不留痕跡。“這種幾乎不與物質(zhì)作用的‘隱身’特性，使中微子成為完美的宇宙信使，攜帶著關(guān)于宇宙誕生與演化的古老信息。”JUNO合作組發(fā)言人、中國科學(xué)院高能物理研究所王貽芳院士說，JUNO就是一個研究中微子的專用大科學(xué)裝置。
“中微子可以分為3種：電子中微子、繆中微子和陶中微子。JUNO的核心目標(biāo)，是確定這3種中微子的質(zhì)量順序，也就是搞清楚它們當(dāng)中究竟哪個最重、哪個最輕。”中國科學(xué)院高能物理研究所所長曹俊說，這是當(dāng)前中微子物理最根本的科學(xué)問題之一。
JUNO還將精確測量中微子振蕩參數(shù)，并對太陽中微子、地球中微子、超新星中微子、大氣中微子、質(zhì)子衰變等進(jìn)行交叉研究。
“通過這些研究，JUNO將揭示天體和行星的內(nèi)部奧秘，并搜尋宇宙背景信號。我們也相信，這些研究將極大地推動我們對中微子的理解，并有望發(fā)現(xiàn)突破當(dāng)前理論框架的新物理。”曹俊說。
第二問：追溯萬物的開端，對我們普通人有什么意義？
“中微子與我們的最直接聯(lián)系，可以追溯到萬物的開端。它決定了我們能否存在。”王貽芳說。
在宇宙大爆炸后的極早期，空間中曾遍布著微小的“密度漲落”，它們是未來所有星系、恒星乃至生命的原始“種子”。但如果中微子完全沒有質(zhì)量，它就會以光速飛馳，從而將這些珍貴的初始“種子”全部抹平。
王貽芳解釋，正是因為有一點點微小的質(zhì)量，中微子才得以減緩速度，允許宇宙早期的“密度漲落”被保留并放大，最終引力才能成功地凝聚出星系、銀河系、太陽、地球以及人類。
“我們研究中微子，本質(zhì)上是一種對自然規(guī)律的純粹探索。它短期內(nèi)可能確實沒有直接的用處，但從長遠(yuǎn)來看，其價值是無法預(yù)料的。就像電剛被發(fā)現(xiàn)時，人們也不知道它將來能用來做什么。”曹俊說，“這正是基礎(chǔ)研究的意義：我們先去理解世界，而改變世界的種子，往往就埋藏在這份理解之中。”
第三問：聚焦振蕩參數(shù)測量，為何要不遺余力提高精度？
我們目前測量的中微子振蕩參數(shù)，是自然界的基本常數(shù)。這些參數(shù)的精確數(shù)值，對許多前沿研究來說至關(guān)重要。
“比如，物理學(xué)中一個未解之謎：中微子是否是自身的反粒子？這個問題的答案，直接關(guān)系到我們?yōu)楹文艽嬖谟谶@個宇宙之中。”曹俊說，對這個問題的最終判斷，依賴于我們對中微子基本參數(shù)的精確了解。如果這些基本參數(shù)測不準(zhǔn)，科學(xué)界可能就需要耗費10年甚至更長時間，投入巨大資源去設(shè)計多個新實驗來反復(fù)驗證。
曹俊認(rèn)為，如果對這些參數(shù)的測量足夠精確，許多原本模糊的物理圖像會變得非常清晰，我們也能夠借此檢驗是否存在超出標(biāo)準(zhǔn)物理模型的新物理。
JUNO剛剛發(fā)布的首個成果，正是這一精確測量理念的生動體現(xiàn)。該成果顯著提高了太陽中微子振蕩參數(shù)的測量精度。該參數(shù)可以通過兩種方法測量：一種是利用太陽發(fā)出的中微子，另一種是利用核反應(yīng)堆產(chǎn)生的中微子。但這兩種方法此前對中微子振蕩參數(shù)之一的質(zhì)量平方差的測量結(jié)果，有大約1.5倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的不一致。
“這種不一致，可能是源于實驗誤差，但也可能暗示存在新物理。我們進(jìn)行高精度測量，能夠以更高的準(zhǔn)確度澄清這一差異，解決測量不一致問題。”王貽芳解釋。（科技日報江門11月19日電）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
晉公網(wǎng)安備 14090202000008號 
