В «исторической вехе» огромный подземный объект в провинции Гуандун начал сбор данных для отслеживания загадочных нейтрино. (SCMP Фото: Синьхуа)
Во вторник Китай запустил подземную нейтринную обсерваторию Цзянмэнь (Juno), крупнейший в мире детектор неуловимых «призрачных частиц», называемых нейтрино, в южной провинции Гуандун.
Массивный объект начал собирать данные для своей миссии по отслеживанию таинственных частиц без электрического заряда, с очень небольшой массой и движущимися со скоростью, близкой к скорости света.
Институт физики высоких энергий Китайской академии наук сообщил, что «Юнона» успешно завершила заполнение своего детектора жидкостного сцинтиллятора весом 20 000 тонн — гигантской акриловой сферы диаметром 35 метров.
Детектор расположен в центре бассейна глубиной 44 метра, расположенного на глубине 700 метров под землей. Он предназначен для измерения массы различных типов нейтрино, производимых двумя атомными электростанциями в Тайшане и Янцзяне, в 53 км от Тайшаня.
Физик элементарных частиц Ван Ифан, который является представителем «Юноны», назвал завершение заполнения детектора «Юноны» и начало сбора данных «исторической вехой». Китайская академия наук предложила международный проект в 2008 году.
«Впервые у нас есть детектор такого масштаба и точности, предназначенный для нейтрино», — сказал Ван, который руководил Институтом физики высоких энергий с 2011 по 2024 год.
«Юнона позволит нам ответить на фундаментальные вопросы о природе материи и Вселенной», — добавил он.
По словам института, «Юнона» рассчитана на научный срок службы до 30 лет, с жизнеспособным путем модернизации для поиска двойного бета-распада без нейтрино, теоретического процесса радиоактивного распада, который докажет, что частица нейтрино является майорановской по типу.
Это позволяет институту проверить, являются ли нейтрино майоранами – частицами, которые являются их собственной античастицей – и ответить на вопросы физики элементарных частиц, астрофизики и космологии, которые могут сформировать общественное понимание Вселенной.
Главный инженер «Юноны» Ма Сяоянь сказал, что строительство объекта повлекло за собой «годы тщательного планирования, испытаний и настойчивости».
«Выполнение строгих требований к чистоте, стабильности и безопасности потребовало самоотверженности сотен инженеров и техников», — пояснила она.
«Их командная работа и честность превратили смелый проект в функционирующий детектор, готовый теперь открыть новое окно в мир нейтрино».
Подземное строительство «Юноны» началось в 2015 году, а к концу 2021 года команда приступила к установке детектора. За его завершением в декабре прошлого года последовала поэтапная кампания по заполнению.
«В течение 45 дней команда заполнила 60 000 тонн сверхчистой воды, сохраняя разницу в уровне жидкости между внутренней и внешней акриловыми сферами в пределах сантиметров», — добавил Ма.
«В течение следующих шести месяцев 20 000 тонн жидкого сцинтиллятора были залиты в акриловую сферу диаметром 35,4 метра, вытесняя воду».
В институте заявили, что команда достигла «строгих требований к сверхвысокой чистоте, оптической прозрачности и чрезвычайно низкой радиоактивности».
Что касается работы «Юноны», тысячи фотоумножителей «улавливают сцинтилляционный свет от взаимодействий нейтрино и преобразуют его в электрические сигналы», — добавил он, имея в виду вспышку света, возникающую при столкновении с радиоактивным материалом вещества.
Физик Джоаккино Рануччи из Миланского университета, заместитель пресс-секретаря Juno, сказал, что объект является «результатом плодотворного международного сотрудничества, обеспеченного многими исследовательскими группами за пределами Китая, которые привнесли в Juno свой опыт предыдущих установок жидких сцинтилляторов».
«Мировое сообщество жидких сцинтилляторов подтолкнуло технологию к ее окончательному рубежу, открыв путь к амбициозным физическим целям эксперимента», — добавил Рануччи.
В проекте приняли участие более 700 исследователей из 74 учреждений в 17 странах и регионах. Почти 300 исследователей родом из Европы, включая Францию, Германию и Италию.
«Юнона» «является первым из нового поколения экспериментов с очень большими нейтрино, достигшими этой стадии», — говорится в сообщении института.
Эксперимент по глубокому подземному нейтрино в Соединенных Штатах и нейтринная обсерватория Hyper-Kamiokande в Японии запланированы на 2027-28 годы.
Холли Чик
(в пересказе)
