中国中微子探测器中的金色光电管在收集光子方面非常高效。 图片来源：新华社/ Shutterstock 新一代中微子实验的第一个实验开始产生影响。在短短两个月的数据收集后，位于中国广东的江门地下中微子观测站（JUNO）实验捕捉到了神秘粒子在飞行中如何转换身份的重要细节，精度超过了所有先前的实验。这些测量是解答粒子物理学中一个最大问题的第一步：中微子的微小质量的起源是什么？日本仙台东北大学的物理学家市川敦子表示，JUNO数据的首次同行评审出版对中微子科学意义重大。“令人印象深刻的是，精度一下子提升了，”她补充道。结果今天发表在《自然》杂志上。 开创性工作 中微子实验的发起人及其自2013年获批以来的发言人王毅芳表示，许多研究人员曾对这台机器是否能够达到预期的灵敏度表示怀疑。“经历了许多的痛苦、复杂性、困难、关键和痛苦的时刻，但我认为最后我们对此感到非常高兴，”在北京高能物理研究所工作的王表示。“说实话，我从未怀疑这可以做到。” 中微子的质量如此轻，以至于曾一度被认为没有质量，而粒子物理学的标准模型似乎无法解释它们为何会有质量。因此，物理学家们使用像JUNO这样的实验来研究中微子如何“振荡”，或从一种类型转变为另一种类型，这是回答质量问题的第一步。 JUNO由一个35米宽的丙烯酸球体组成，内部填充有2万吨有机溶液。当中微子与其原子核中的质子发生碰撞时，会产生两个连续的微弱光闪，这些光闪会被环绕球体的43000个光电探测器（称为光电倍增管）中的一些捕捉到。 JUNO将研究来自多个来源的中微子，包括太阳和地球的核心、超新星爆炸和大气层，但这篇论文主要聚焦于检测来自53公里外核反应堆产生的中微子。 选择味道 中微子有三种“味道”——电子中微子、μ中微子和τ中微子。核反应堆产生大量电子中微子，其中一些在到达探测器时会转换为另一种味道。JUNO等实验计算在未发生转换的情况下到达的电子中微子数量，以及——至关重要的是——这个数量如何根据中微子的能量变化。 物理学家可以利用理论模型估计中微子如何转换味道，以及转换的频率。在去年的59天数据收集中，JUNO测量到了这种转变中的两个关键参数，并且这一成绩比运行了数十年的前任实验提高了1.6倍。 中微子的质量可以取三种可能的值。（令人困惑的是，任何味道的中微子都可以具有这三种中的任何一种。）早期实验已表明，这三种值中的两个必须非常接近，而与第三种之间有更大的差距。这意味着要么有两个极小的质量和一个相对较大的质量，反之亦然。