Установка JUNO, которая должна быть запущена в эксплуатацию в этом году, поможет определить, какой тип нейтрино обладает наибольшей массой и тем самым решить одну из самых больших загадок в физике, пишет Nature.

В семистах метрах под холмистым ландшафтом Кайпина в юго-восточном Китае строители заканчивают установку детектора в форме шара диаметром 35 метров, цель которого — наблюдать призрачные субатомные частицы, известные как нейтрино, в мельчайших деталях. Если все пойдет по плану, подземная нейтринная обсерватория Цзянмэнь стоимостью 376 миллионов долларов США (JUNO) будет готова начать обнаружение к концу этого года, говорит руководитель JUNO Юэкун Хэн, физик из Института физики высоких энергий Китайской академии наук в Пекине.

Это сделает установку первым из нескольких амбициозных новых нейтринных детекторов, которые в настоящее время строятся по всему миру и будут подключены к сети. Два других — в Японии и Соединенных Штатах — должны начать сбор данных в 2027 и 2031 годах.

Главной целью JUNO будет помочь исследователям определить, какой тип нейтрино обладает наибольшей массой, а какой наименьшей, что является одной из самых больших загадок в физике. Решение этой проблемы могло бы помочь физикам понять, что такое нейтрино и почему их масса так мала. Исследователи из JUNO намерены сделать это путем измерения нейтрино, поступающих с двух атомных электростанций, расположенных более чем в 50 километрах от обсерватории. Другая цель состоит в изучении нейтрино, поступающих из других источников, включая Солнце, атмосферу, взрывающиеся звезды и естественные процессы радиоактивного распада внутри Земли.

Физики знают, что существует три разновидности нейтрино: электронное, мюонное и тау (каждое названо в честь фундаментальных частиц, из которых оно образуется). Более двух десятилетий назад эксперимент Super-Kamiokande в Хиде, Япония, и нейтринная обсерватория Садбери в Канаде обнаружили, что нейтрино по мере своего перемещения превращаются из одного вида в другой, что физики могли бы объяснить, только если бы частицы обладали массой. А в 2012 году в нейтринном эксперименте Daya Bay Reactor под Шэньчжэнем, Китай, был точно измерен один из параметров, описывающих скорость, с которой нейтрино переключаются между вкусами 3.

Нейтрино также имеют три массовых состояния — ν1, ν2 и ν3 — и каждое из них представляет собой смесь всех них. Физики пришли к выводу, что ν2 немного массивнее ν1, и что существует большая разница между ν3 и остальными. Но они все еще не выяснили, является ли ν3 тяжелее или легче своих более изученных аналогов. Ответ на эту проблему упорядочения массы остается неуловимым, поскольку для этого требуются более крупные и чувствительные детекторы, расположенные достаточно близко к хорошо изученному источнику нейтрино.