8月26日，在廣東省江門市，我國新一代大型中微子實驗裝置——江門中微子實驗（JUNO）完成了2萬噸液體閃爍體灌注，并開始正式運行取數。試運行期間首批獲取的數據顯示，其探測器關鍵性能指標全面達到或超越設計預期。這標志著JUNO成為國際上首個運行的超大規模和超高精度中微子專用大科學裝置。
“這是歷史性的里程碑，也是國際上首次運行這樣超大規模和超高精度的中微子專用大科學裝置，將使我們能夠回答關于物質和宇宙本質的基本問題。”JUNO合作組發言人、中國科學院院士王貽芳說。
位于水池內（尚未灌水）的中心探測器（外部圖）。中國科學院高能物理研究所供圖
在現場，監控顯示屏圓球形的界面上時不時出現紅色印記——這就是“幽靈粒子”的蹤跡。此時，地下700米深處，35.4米直徑的巨型有機玻璃球裝滿了讓中微子現身的液體閃爍體，整個玻璃球泡在超純水中。有機玻璃球外側有2萬只20英寸光電倍增管、2.5萬只3英寸光電倍增管，用來探測中微子與液體閃爍體相互作用產生的閃爍光，并將其轉換為電信號輸出。科學家估計，這個裝置一天可以“捉”到大約60個“幽靈粒子”。
JUNO探測到的一個反應堆中微子事例。中國科學院高能物理研究所供圖
這樣大型的裝置，僅建設就耗時十余年。JUNO總工程師馬驍妍介紹，2015年工程啟動隧道和地下實驗室建設；2021年12月完成實驗室建設并開始探測器在地下實驗室的安裝建設；2024年12月探測器主體建設完成并開始灌注超純水與液體閃爍體；灌裝過程中，項目團隊首先在45天內完成超過6萬噸超純水的灌注，隨后將2萬噸液體閃爍體精準注入有機玻璃球內，并同步完成原有純水的置換。
“建設JUNO是一段充滿非凡挑戰的旅程。如今這個大膽的設計變成了功能齊全的探測器，并準備好為中微子世界打開一扇新的窗口。”馬驍妍說。
JUNO副發言人、意大利米蘭大學及國家核物理研究所（米蘭）的教授喬阿基諾·拉努奇（Gioacchino Ranucci）表示，這一重要成就也得益于許多來自中國以外的研究團隊的富有成效的國際合作，作為一項由中國科學院高能物理研究所主導的重大國際合作項目，JUNO成員涵蓋來自17個國家和地區、74個科研機構的近700名研究人員。
中心探測器內部的有機玻璃球及光電倍增管。中國科學院高能物理研究所供圖
江門中微子實驗的最主要科學目標是對中微子進行質量排序。中微子是組成自然界的最基本的粒子之一，具有極強的穿透力、難以探測，因此又被稱為“幽靈粒子”。人類已知的中微子有電子型中微子、繆子型中微子、陶子型中微子三種。測量三種中微子質量順序被認為是未來十年粒子物理學領域關注的一個重大問題。
“JUNO可以探測53公里外臺山和陽江核電站產生的中微子，并以前所未有的精度測量它們的能譜。”王貽芳說，“與國際同類實驗相比，JUNO對質量順序的測定不受地球物質效應和其它未知中微子振蕩參數的影響，并將顯著提高探測的精度。”
此外，JUNO還使科學家能夠對來自太陽、超新星、大氣和地球的中微子開展前沿研究，對不活躍中微子和質子衰變進行搜尋。
王貽芳介紹，JUNO的設計使用壽命為30年，后期可升級改造為世界最靈敏的無中微子雙貝塔衰變實驗，用于探測中微子絕對質量，檢驗中微子是否為馬約拉納粒子，并解決粒子物理、天體物理和宇宙學的前沿交叉熱點難題。