2025年11月19日，江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)（JUNO）的首個(gè)物理成果發(fā)布。針對(duì)今年8月26日至11月2日共59天有效數(shù)據(jù)，JUNO合作組測(cè)量了“太陽(yáng)中微子振蕩參數(shù)”，精度超過(guò)此前所有實(shí)驗(yàn)聯(lián)合精度的1.6倍。這標(biāo)志著這一國(guó)際矚目的科學(xué)工程進(jìn)入新研究階段。當(dāng)天上午，上海交通大學(xué)物理與天文學(xué)院圍繞JUNO的首個(gè)物理成果，舉辦了一場(chǎng)特別的學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)，報(bào)告會(huì)由JUNO合作組成員、交大孟月教授和黃俊挺教授主講，吸引眾多師生關(guān)注。

JUNO

經(jīng)過(guò)國(guó)際合作組十余年的設(shè)計(jì)和建設(shè)，JUNO成為國(guó)際上首個(gè)建成的新一代超大規(guī)模、超高精度的中微子實(shí)驗(yàn)裝置。憑借其超高探測(cè)靈敏度，JUNO除了聚焦中微子質(zhì)量順序這一核心目標(biāo)，還將精確測(cè)量中微子振蕩參數(shù)，開(kāi)展對(duì)太陽(yáng)、超新星、大氣及地球中微子的研究，并尋找超出粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的新物理。運(yùn)行期間首批獲取的數(shù)據(jù)顯示，其探測(cè)器關(guān)鍵性能指標(biāo)全面達(dá)到或超越設(shè)計(jì)預(yù)期，表明JUNO已準(zhǔn)備好開(kāi)展中微子物理前沿研究。

此次測(cè)量的兩個(gè)“太陽(yáng)中微子振蕩參數(shù)”最初通過(guò)太陽(yáng)中微子測(cè)定，也可以通過(guò)反應(yīng)堆中微子精確測(cè)定。但這兩種方法對(duì)質(zhì)量平方差的測(cè)量結(jié)果有大約1.5倍標(biāo)準(zhǔn)偏差，被稱為“太陽(yáng)中微子偏差”，暗示著可能有新物理。此次江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)通過(guò)反應(yīng)堆中微子證實(shí)了這個(gè)偏差。未來(lái)，僅由JUNO實(shí)驗(yàn)就能通過(guò)同時(shí)測(cè)量太陽(yáng)中微子和反應(yīng)堆中微子來(lái)證實(shí)或證偽該偏差。

江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)理和發(fā)言人中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所的王貽芳院士表示，“江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蛟趦H2個(gè)月的時(shí)間內(nèi)完成如此高精度的測(cè)量，表明JUNO探測(cè)器的性能完全符合設(shè)計(jì)預(yù)期。其前所未有的測(cè)量精度使我們可以很快確定中微子質(zhì)量順序，檢驗(yàn)3種中微子振蕩的框架，尋找超出此框架的新物理。”

8月25日上海交大博士后惠加琪（右一）、博士生李瑞（左一），博士生張平（中間）在正式物理取數(shù)前進(jìn)行全面刻度

上海交通大學(xué)于2013年作為初始單位之一參加了JUNO實(shí)驗(yàn)，是合作組的重要成員單位之一。上海交大團(tuán)隊(duì)由劉江來(lái)、孟月、徐東蓮和黃俊挺教授等共20多名正式成員組成，在多項(xiàng)關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮了重要作用，包括關(guān)鍵子系統(tǒng)的研發(fā)、調(diào)試與驗(yàn)證，及實(shí)驗(yàn)早期數(shù)據(jù)分析。劉江來(lái)教授負(fù)責(zé)了實(shí)驗(yàn)刻度策略的制定；孟月教授負(fù)責(zé)高精度刻度系統(tǒng)的研制與大規(guī)模測(cè)試，為探測(cè)器能量與時(shí)間刻度的準(zhǔn)確性提供重要保障；黃俊挺教授作為合作組三個(gè)獨(dú)立分析組之一的負(fù)責(zé)人，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)完成了從事例重建、刻度建模、本底分析到振蕩參數(shù)提取的全鏈路分析任務(wù)；徐東蓮教授負(fù)責(zé)研制多信使觸發(fā)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)低閾值數(shù)據(jù)獲取，提升了JUNO對(duì)稀有信號(hào)的靈敏度；多名博士后、博士生在實(shí)驗(yàn)建設(shè)和分析中發(fā)揮了中堅(jiān)力量。

上海交大JUNO團(tuán)隊(duì)

在19日的交大學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)上，孟月教授介紹了 JUNO 合作組在硬件方面的整體建設(shè)進(jìn)展，系統(tǒng)總結(jié)了實(shí)現(xiàn)探測(cè)器設(shè)計(jì)性能相關(guān)的中心探測(cè)器、反符合系統(tǒng)、刻度系統(tǒng)、光電探測(cè)系統(tǒng)及多個(gè)支撐子系統(tǒng)的研發(fā)、安裝與調(diào)試情況。隨后，黃俊挺教授介紹了與 JUNO 首次物理結(jié)果相關(guān)的數(shù)據(jù)分析工作，涵蓋從事例重建、刻度與能量響應(yīng)建模、本底分析，到中微子振蕩參數(shù)提取的完整流程，并重點(diǎn)介紹交大團(tuán)隊(duì)在合作組協(xié)同分析中的重要貢獻(xiàn)。

“理解中微子的基本性質(zhì)可以幫助我們揭開(kāi)宇宙的奧秘。我們團(tuán)隊(duì)非常自豪，在過(guò)去十多年里長(zhǎng)期專注于中微子研究，形成了一個(gè)緊密的實(shí)驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)，從多個(gè)方面為JUNO實(shí)驗(yàn)貢獻(xiàn)力量。”上海交大劉江來(lái)教授在學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)后表示，“JUNO作為我國(guó)發(fā)起的大型國(guó)際合作實(shí)驗(yàn)的典范，匯聚了全世界多個(gè)國(guó)家科學(xué)家的智慧，共同推動(dòng)中微子科學(xué)研究的發(fā)展。同時(shí)，我們也期待由上海交大牽頭的PandaX實(shí)驗(yàn)和海鈴中微子望遠(yuǎn)鏡與JUNO實(shí)驗(yàn)相輔相成，在中微子領(lǐng)域持續(xù)取得進(jìn)展和突破。”

JUNO是我國(guó)主導(dǎo)的重大國(guó)際合作項(xiàng)目，成員涵蓋來(lái)自17個(gè)國(guó)家和地區(qū)、75個(gè)科研機(jī)構(gòu)的700多名研究人員。實(shí)驗(yàn)由中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所于2008年提出構(gòu)想，2013年得到中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A類）及廣東省人民政府的支持，2014年得到國(guó)際合作組多個(gè)國(guó)家的批準(zhǔn)和經(jīng)費(fèi)支持，2015年啟動(dòng)隧道和地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。2021年12月完成實(shí)驗(yàn)室建設(shè)并開(kāi)始探測(cè)器安裝，2024年12月探測(cè)器完成建設(shè)并開(kāi)始灌注超純水與液體閃爍體。2025年8月26日完成液體閃爍體灌注并正式運(yùn)行取數(shù)。

JUNO研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)多年攻關(guān)，在高探測(cè)效率光電倍增管、超高透明度液體閃爍體、超低本底材料和精密刻度系統(tǒng)等核心領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大突破。JUNO的核心探測(cè)器為有效質(zhì)量達(dá)2萬(wàn)噸的液體閃爍體探測(cè)器，安置于地下實(shí)驗(yàn)大廳44米深的水池中央。直徑41.1米的不銹鋼網(wǎng)殼作為主支撐結(jié)構(gòu)，承載了包括35.4米直徑的有機(jī)玻璃球、兩萬(wàn)噸液體閃爍體、兩萬(wàn)只20英寸光電倍增管、兩萬(wàn)五千只3英寸光電倍增管以及前端電子學(xué)、電纜、防磁線圈和隔光板等眾多關(guān)鍵部件，共同構(gòu)建起超高靈敏度的中微子探測(cè)系統(tǒng)。

JUNO的設(shè)計(jì)使用壽命為30年，可升級(jí)改造為世界最靈敏的無(wú)中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)，以檢驗(yàn)中微子是否為自身的反粒子，并探測(cè)中微子的絕對(duì)質(zhì)量。

原標(biāo)題：《世界超高精度中微子實(shí)驗(yàn)裝置JUNO發(fā)布首個(gè)物理成果，上海交大團(tuán)隊(duì)助力》

欄目編輯：郜陽(yáng) 上海交大

作者：新民晚報(bào) 易蓉