أيّ النيوترينوات هو الأثقل؟ جونو يميل إلى جواب

يشتهر النيوترينو بصعوبة اصطياده. وقد أثبت اكتشاف أنه «يتذبذب» — أي يغيّر نوعه أثناء انتقاله — أن له كتلة. هناك ثلاثة أنواع (أو «نكهات») من النيوترينو، وكلٌّ منها مزيج من ثلاث حالات كتلية. وقد قاس الفيزيائيون مقدار تباعد هذه الكتل. لكنهم ما زالوا لا يعرفون بأيّ ترتيب تأتي.

يبقى خياران. في الترتيب العادي، تكون الحالة الكتلية الثالثة أثقل من الأولى؛ وفي الترتيب المعكوس، تكون أخفّ. وتتناول التجارب التي تستخدم حزم المسرّعات ونيوترينوات الغلاف الجوي المسألة من خلال الطريقة التي تحرف بها المادة التذبذبات، لكن جوابها متشابك مع مجاهيل أخرى. أما مرصد جيانغمن للنيوترينوات تحت الأرض (JUNO) فيهاجمها بطريقة مختلفة: من التذبذب الصافي، في الفراغ، لمضادات النيوترينوات الخارجة من المفاعلات النووية.

كرة عملاقة تحت تلّ

يقع جونو تحت تلّ داشي في قوانغدونغ بالصين، تحت 650 مترًا من الصخر. وقلبه 20,000 طن من سائل وامض (liquid scintillator) — سائل يتوهّج حين يمرّ به جسيم — داخل كرة من الأكريليك يراقبها نحو 17,600 مستشعر ضوئي كبير و25,600 مستشعر صغير.

تأتي مضادات النيوترينوات من ثمانية قلوب مفاعلات في محطتَي يانغجيانغ وتايشان للطاقة النووية، على بعد 52.5 كيلومترًا في المتوسط. وحين يصطدم أحدها ببروتون، ينتج بوزيترونًا ونيوترونًا. ومضة البوزيترون تعطي الطاقة؛ وأسر النيوترون بعد لحظة يؤكد الحدث.

عند تلك المسافة، يحمل طيف الطاقة موجة بطيئة تعلوها تموّجات سريعة. والتموّجات هي التي تحمل ترتيب الكتل. وقراءتها تتطلّب دقة استثنائية في قياس الطاقة — نحو 3.5% في مركز الكاشف — ومعرفة تامة بطيف المفاعل قبل أي تذبذب. ولهذا الغرض، استخدم الفريق لأول مرة كاشفًا صغيرًا موضوعًا بجوار أحد قلوب تايشان مباشرة، هو TAO.

طيف الطاقة للأحداث الـ8,294: البيانات (بالأسود) تقع أدنى بكثير مما كان سيُرى دون تذبذب (بالرمادي). — الشكل 3، تعاون JUNO (2026)، arXiv:2609.37895.

207 أيام، 8,294 مضاد نيوترينو

يغطي التحليل 207.2 يومًا من البيانات، من 30 أغسطس 2025 إلى 18 مايو 2026 — أي أكثر من ثلاثة أضعاف التحليل الأول لجونو. وقد أُجري بشكل أعمى، وأجرته ثلاث مجموعات مستقلة بالتوازي فجاءت نتائجها متسقة.

• المعاملات «الشمسية»، التي تحرّك الموجة البطيئة، تبلغ دقة 2.1% و1.1%: أدقّ القياسات في العالم، وقد تحسّنت مجددًا.
• الفجوة الكتلية الكبيرة، Δm²₃₁، يقيسها جونو لأول مرة، بدقة نحو 1%: +2.509 × 10⁻³ eV² إذا كان الترتيب عاديًا، و−2.482 × 10⁻³ eV² إذا كان معكوسًا.

بهذا القدر من البيانات، ما زال جونو وحده يرى عدة حلول ممكنة لتلك الفجوة؛ فيختار قياس سابق لتجربة دايا باي الحلّ الصحيح، ويحدّد جونو الدقة.

تلميح نحو «العادي»

لموازنة الترتيبين، أضاف الفريق قيم الفجوة الكتلية التي قاستها تجارب المسرّعات. والتوتّر بين نتائج المفاعلات والمسرّعات أكبر في فرضية الترتيب المعكوس. النتيجة: الترتيب المعكوس مستبعَد بمستوى 2.1 سيغما (قيمة p تبلغ نحو 2%)، أيًّا كانت قيمة طور CP المجهول. ويعطي تحليل بايزي مستقل احتمالًا قدره 10.18 إلى 1 لصالح الترتيب العادي.

في الأعلى: القيمة المقيسة (الخط المتقطّع) مقابل تجارب محاكاة لكل ترتيب. في الأسفل: التحليل البايزي، مع عامل 10.18 لصالح الترتيب العادي. — الشكل 8، تعاون JUNO (2026)، arXiv:2609.37895.

ويسمّي التعاون ذلك «مؤشرًا»، هو الأول من جونو. فالاكتشاف الحقيقي يحتاج إلى دلالة إحصائية أعلى بكثير، وإلى سنوات أخرى من البيانات. وفي الطريق، قاس الكاشف أيضًا تدفّق النيوترينوات الأرضية (geoneutrinos) — مضادات نيوترينوات صادرة عن اليورانيوم والثوريوم في باطن الأرض — بما يصفه المؤلفون بأنه أكبر عيّنة من الأحداث المرشّحة جُمعت على الإطلاق.

ويضمّ تعاون JUNO قائمة من 62 مؤسسة، منها معهد فيزياء الطاقة العالية في بكين.