कोणता न्यूट्रिनो सर्वांत जड? JUNO एका बाजूला झुकतो

न्यूट्रिनो पकडणे कुप्रसिद्धपणे कठीण आहे. ते “दोलन” करतात — प्रवास करताना आपला प्रकार बदलतात — या शोधाने सिद्ध केले की त्यांना वस्तुमान आहे. न्यूट्रिनोचे तीन प्रकार (किंवा “फ्लेवर”) आहेत, आणि प्रत्येक प्रकार तीन वस्तुमान-अवस्थांचे मिश्रण आहे. भौतिकशास्त्रज्ञांनी ही वस्तुमाने एकमेकांपासून किती दूर आहेत हे मोजले आहे. ती कोणत्या क्रमाने येतात हे त्यांना अजूनही माहीत नाही.

दोन पर्याय उरले आहेत. सामान्य क्रमात (normal ordering) तिसरी वस्तुमान-अवस्था पहिलीपेक्षा जड असते; उलट्या क्रमात (inverted ordering) ती हलकी असते. त्वरक-किरणपुंज आणि वातावरणातून येणाऱ्या न्यूट्रिनोंचे प्रयोग, द्रव्य दोलनांना कसे वाकवते यातून हा प्रश्न तपासतात, पण त्यांचे उत्तर इतर अज्ञात गोष्टींमध्ये गुंतलेले असते. जियांगमेन अंडरग्राउंड न्यूट्रिनो ऑब्झर्व्हेटरी (JUNO) याकडे वेगळ्या पद्धतीने पाहते: अणुभट्ट्यांतून बाहेर पडणाऱ्या प्रतिन्यूट्रिनोंच्या शुद्ध, निर्वात दोलनातून.

टेकडीखालील महाकाय गोल

JUNO चीनमधील ग्वांगडोंग प्रांतातील दाशी टेकडीखाली, 650 मीटर खडकाखाली आहे. त्याचे हृदय म्हणजे 20,000 टन द्रव सिंटिलेटर — कण गेल्यावर चमकणारा द्रव — जो एका ॲक्रिलिक गोलात आहे आणि ज्यावर सुमारे 17,600 मोठे आणि 25,600 लहान प्रकाश-संवेदक नजर ठेवतात.

प्रतिन्यूट्रिनो यांगजियांग आणि ताइशान अणुऊर्जा केंद्रांच्या आठ अणुभट्टी-गाभ्यांतून येतात, जे सरासरी 52.5 किलोमीटर दूर आहेत. एखादा प्रतिन्यूट्रिनो प्रोटॉनवर आदळला की एक पॉझिट्रॉन आणि एक न्यूट्रॉन तयार होतात. पॉझिट्रॉनची चमक ऊर्जा देते; क्षणभरानंतर न्यूट्रॉनचे ग्रहण घटनेची पुष्टी करते.

त्या अंतरावर, ऊर्जा-वर्णपटात एक संथ लाट असते आणि तिच्यावर वेगवान तरंग असतात. त्या तरंगांमध्ये वस्तुमान-क्रम दडलेला असतो. ते वाचण्यासाठी असाधारण ऊर्जा-विभेदन — डिटेक्टरच्या केंद्रात सुमारे 3.5% — आणि कोणत्याही दोलनापूर्वीच्या अणुभट्टी-वर्णपटाचे परिपूर्ण ज्ञान लागते. यासाठी संघाने पहिल्यांदाच ताइशानच्या एका गाभ्याच्या अगदी शेजारी ठेवलेला एक लहान डिटेक्टर, TAO, वापरला.

8,294 घटनांचा ऊर्जा-वर्णपट: माहिती (काळा) दोलन नसते तर जे दिसले असते (राखाडी) त्याच्या खूप खाली आहे. — आकृती 3, JUNO Collaboration (2026), arXiv:2609.37895.

207 दिवस, 8,294 प्रतिन्यूट्रिनो

विश्लेषणात 30 ऑगस्ट 2025 ते 18 मे 2026 या काळातील 207.2 दिवसांची माहिती आहे — JUNO च्या पहिल्या विश्लेषणाच्या तिपटीहून अधिक. ते अंध पद्धतीने (blind) केले गेले, आणि तीन स्वतंत्र गटांनी ते समांतरपणे चालवले, सुसंगत निकालांसह.

• संथ लाट चालवणारे “सौर” प्राचल 2.1% आणि 1.1% अचूकतेपर्यंत पोहोचतात: जगातील सर्वांत अचूक मापने, आता आणखी सुधारलेली.
• मोठे वस्तुमान-अंतर, Δm²₃₁, JUNO ने पहिल्यांदाच मोजले आहे, सुमारे 1% पर्यंत: क्रम सामान्य असल्यास +2.509 × 10⁻³ eV², उलटा असल्यास −2.482 × 10⁻³ eV².

इतक्या माहितीसह, JUNO एकटा त्या अंतरासाठी अजूनही अनेक संभाव्य उत्तरे पाहतो; डाया बे प्रयोगाचे आधीचे एक मापन योग्य उत्तर निवडते, आणि JUNO अचूकता ठरवतो.

“सामान्य” कडे एक इशारा

दोन क्रमांचे वजन करण्यासाठी, संघाने त्वरक प्रयोगांनी मोजलेली वस्तुमान-अंतराची मूल्ये जोडली. उलट्या गृहितकाखाली अणुभट्टी आणि त्वरक निकालांतील ताण अधिक असतो. निकाल: अज्ञात CP कलेचे (CP phase) मूल्य काहीही असो, उलटा क्रम 2.1 सिग्मा (सुमारे 2% चे p-मूल्य) ने प्रतिकूल ठरतो. एक स्वतंत्र बेझियन विश्लेषण सामान्य क्रमाच्या बाजूने 10.18 विरुद्ध 1 अशी शक्यता देते.

वर: प्रत्येक क्रमासाठी सिम्युलेट केलेल्या प्रयोगांच्या तुलनेत मोजलेले मूल्य (तुटक रेषा). खाली: बेझियन विश्लेषण, सामान्य क्रमासाठी 10.18 च्या घटकासह. — आकृती 8, JUNO Collaboration (2026), arXiv:2609.37895.

सहयोग याला JUNO कडून आलेला पहिला “संकेत” म्हणतो. खऱ्या शोधासाठी खूप अधिक सार्थकता (significance) आणि आणखी वर्षांची माहिती लागते. वाटेत, डिटेक्टरने भू-न्यूट्रिनोंचा — पृथ्वीच्या आतील युरेनियम आणि थोरियममधून येणाऱ्या प्रतिन्यूट्रिनोंचा — प्रवाहही मोजला, ज्याचे वर्णन लेखक आजवर गोळा केलेला सर्वांत मोठा उमेदवार-नमुना असे करतात.

JUNO सहयोगात 62 संस्थांचा समावेश आहे, त्यात बीजिंगमधील इन्स्टिट्यूट ऑफ हाय एनर्जी फिजिक्सचा समावेश आहे.