КАКОЕ НЕЙТРИНО САМОЕ ТЯЖЁЛОЕ? JUNO СКЛОНЯЕТСЯ К ОДНОМУ ОТВЕТУ

Нейтрино, как известно, крайне трудно поймать. Открытие того, что они «осциллируют» — меняют тип в полёте, — доказало, что у них есть масса. Существует три типа (или «аромата») нейтрино, и каждый — смесь трёх массовых состояний. Физики измерили, насколько эти массы отстоят друг от друга. Но до сих пор не знают, в каком порядке они идут.

Остаются два варианта. При нормальной иерархии третье массовое состояние тяжелее первого; при обратной — легче. Эксперименты с ускорительными пучками и с атмосферными нейтрино исследуют вопрос через то, как вещество искажает осцилляции, но их ответ переплетён с другими неизвестными. Цзянмэньская подземная нейтринная обсерватория (JUNO) подходит к задаче иначе: через чистые осцилляции в вакууме антинейтрино, вылетающих из ядерных реакторов.

Гигантская сфера под холмом

JUNO расположен под холмом Даши в провинции Гуандун, Китай, под 650 метрами породы. Его сердце — 20 000 тонн жидкого сцинтиллятора — жидкости, которая светится при прохождении частицы, — внутри акриловой сферы, за которой следят около 17 600 больших и 25 600 малых датчиков света.

Антинейтрино приходят от восьми активных зон реакторов атомных электростанций Янцзян и Тайшань, в среднем удалённых на 52,5 километра. Когда антинейтрино попадает в протон, рождаются позитрон и нейтрон. Вспышка позитрона даёт энергию; захват нейтрона мгновение спустя подтверждает событие.

На таком расстоянии энергетический спектр несёт медленную волну с быстрой рябью поверх неё. Именно рябь хранит порядок масс. Чтобы её прочесть, нужно исключительное энергетическое разрешение — около 3,5% в центре детектора — и безупречное знание спектра реактора до всяких осцилляций. Для этого команда впервые использовала небольшой детектор, установленный вплотную к одной из активных зон Тайшаня, — TAO.

Гистограмма зарегистрированных событий в зависимости от энергии, с гораздо более высокой серой кривой для предсказания без осцилляций.

Энергетический спектр 8294 событий: данные (чёрные) лежат гораздо ниже того, что наблюдалось бы без осцилляций (серое). — Рисунок 3, Коллаборация JUNO (2026), arXiv:2609.37895.

207 дней, 8294 антинейтрино

Анализ охватывает 207,2 дня данных, с 30 августа 2025 года по 18 мая 2026 года, — более чем втрое больше первого анализа JUNO. Он проводился вслепую, и три независимые группы выполнили его параллельно с согласующимися результатами.

«Солнечные» параметры, задающие медленную волну, достигают точности 2,1% и 1,1%: это самые точные измерения в мире, теперь ещё улучшенные.
Большое расщепление масс, Δm²₃₁, JUNO измеряет впервые, с точностью около 1%: +2,509 × 10⁻³ эВ² при нормальном порядке, −2,482 × 10⁻³ эВ² при обратном.

С таким объёмом данных JUNO сам по себе ещё видит несколько возможных решений для этого расщепления; более раннее измерение эксперимента Daya Bay выбирает правильное, а JUNO задаёт точность.

Намёк на «нормальный» порядок

Чтобы взвесить два варианта, команда добавила значения расщепления масс, измеренные в ускорительных экспериментах. Расхождение между реакторными и ускорительными результатами больше при обратной гипотезе. Итог: обратный порядок отвергается на уровне 2,1 сигмы (p-значение около 2%) при любом значении неизвестной CP-фазы. Независимый байесовский анализ даёт шансы 10,18 к 1 в пользу нормального порядка.

Две панели красных и синих гистограмм, сравнивающих нормальный и обратный порядок.

Вверху: измеренное значение (пунктир) на фоне смоделированных экспериментов для каждого порядка. Внизу: байесовский анализ с фактором 10,18 в пользу нормального порядка. — Рисунок 8, Коллаборация JUNO (2026), arXiv:2609.37895.

Коллаборация называет это «указанием» — первым от JUNO. Настоящее открытие требует гораздо большей значимости и ещё нескольких лет данных. Попутно детектор измерил поток геонейтрино — антинейтрино от урана и тория в недрах Земли — на, по словам авторов, самой большой из когда-либо собранных выборок кандидатов.

В Коллаборацию JUNO входят 62 института, в том числе Институт физики высоких энергий в Пекине.