Neutrina należą do najbardziej zagadkowych składników natury. Przemieszczają się przez materię niemal bez żadnych oddziaływań, dlatego każdego dnia biliony takich cząstek przenikają przez nasze ciała, a my nawet o tym nie wiemy. I choć są jednymi z najliczniejszych cząstek we wszechświecie, ich badanie okazuje się wyjątkowo trudne. Właśnie dlatego naukowcy budują gigantyczne laboratoria głęboko pod ziemią, gdzie warstwy skał chronią czułe instrumenty przed zakłóceniami pochodzącymi z promieniowania kosmicznego.
Czytaj też: Cyfrowy supermózg poznał już prawa fizyki. Uczy się szybciej niż jakikolwiek naukowiec
JUNO znajduje się około 700 metrów pod powierzchnią ziemi w prowincji Guangdong. Sercem instalacji jest ogromny kulisty detektor wypełniony 20 tysiącami ton specjalnej cieczy scyntylacyjnej. Gdy neutrino lub antyneutrino przypadkowo zderzy się z atomem wewnątrz zbiornika, powstaje niewielki błysk światła. Tysiące niezwykle czułych fotopowielaczy rejestrują takie sygnały, pozwalając badaczom odtworzyć właściwości przelatujących cząstek.
Pierwsze dane opublikowane przez zespół JUNO opierają się na analizie danych pochodzących z 59 dni pracy detektora. Mimo tak krótkiego okresu obserwacji uczonym udało się uzyskać najdokładniejsze w historii pomiary dwóch kluczowych parametrów związanych z oscylacjami neutrin. Zjawisko to polega na tym, że neutrina podczas lotu mogą spontanicznie zmieniać swój typ, przechodząc pomiędzy trzema znanymi odmianami: elektronową, mionową i taonową. To właśnie odkrycie oscylacji przed laty dowiodło, iż neutrina posiadają masę, co było jednym z największych zaskoczeń współczesnej fizyki.
Chiński eksperyment JUNO już w pierwszych dniach działania przyniósł nieosiągalne wcześniej pomiary poświęcone neutrinom
Nowe pomiary okazały się około 1,6 razy dokładniejsze niż dotychczasowe wyniki uzyskiwane przez wiele wcześniejszych eksperymentów na całym świecie. Powód do radości jest konkretny, wszak wchodzimy jako ludzkość w zupełnie nową epokę precyzyjnych badań neutrin. Już teraz eksperci podkreślają, że jakość danych zebranych przez JUNO potwierdza wyjątkową skuteczność całego systemu pomiarowego i pokazuje, że obserwatorium działa zgodnie z najbardziej ambitnymi założeniami projektowymi.
Najważniejszy cel projektu wciąż jednak pozostaje przed naukowcami. Badacze chcą ustalić uporządkowanie mas neutrin, czyli odpowiedzieć na pytanie, która z trzech odmian tych cząstek jest najcięższa, a która najlżejsza. Rozwiązanie tej zagadki może mieć ogromne znaczenie dla zrozumienia ewolucji wszechświata oraz procesów, które doprowadziły do dominacji materii nad antymaterią po Wielkim Wybuchu. Pierwsze wyniki nie przynoszą jeszcze ostatecznej odpowiedzi, jednak pokazują, że detektor dysponuje odpowiednią czułością, aby w kolejnych latach taki przełom osiągnąć.
Czytaj też: Co w Chinach piszczy? Najważniejsze eksperymenty naukowe prowadzone w Państwie Środka
Co jeszcze mogą ujawnić obserwacje w wykonaniu JUNO? Mówi się chociażby o lepszym zrozumieniu eksplozji supernowych, procesów zachodzących we wnętrzu Słońca, a nawet zjawisk mogących wskazywać na istnienie nowej fizyki wykraczającej poza obecny model standardowy. Neutrina są bowiem jednymi z niewielu cząstek, które już dziś sugerują, że nasza obecna teoria opisująca świat subatomowy nie jest kompletna. Udział Chińczyków w tym projekcie jest kluczowy, ale swoje autorskie zamierzają niedługo uruchomić Amerykanie (DUNE) oraz Japończycy (Hyper-Kamiokande). Najważniejsze, iż na tej rywalizacji skorzysta fizyka.
Źródło: Nature
