Изучение нейтрино наряду с поиском тёмной материи становится новым видом состязаний между передовыми странами. Китай легко включился в гонку с США. Пока там раскачиваются с новым экспериментальным комплексом DUNE, в Китае завершили создание крупнейшего в мире детектора нейтрино JUNO, упрятанного на глубине 700 м под холмами на юге страны. Объект начали строить в 2015 году и намерены ввести в строй в 2025.
Источник изображения: Xinhua
Китайские СМИ сообщили о завершении создания сферического детектора из акрила. Его диаметр достигает 35,4 м, а высота камеры с ним достигает 12 этажей. В детектор будет залито 20 тыс. тонн жидкости, которая будет вспыхивать при взаимодействии с проходящим через детектор нейтрино. Светочувствительные датчики на сфере измерят траекторию и энергию прореагировавшего с веществом нейтрино. И это будут достаточно редкие события. Хотя Землю и нас с вами непрерывно омывает поток разнообразных нейтрино — каждую секунду через сечение площадью 1 см2 проходит 60 млрд этих частиц — для взаимодействия нейтрино с веществом с вероятностью 50 % нужна стена свинца толщиной в один световой год.
Детектор JUNO в Китае каждый день будет определять примерно 40 нейтрино от недалеко работающих атомных реакторов АЭС (его местоположение было выбрано с учётом детектирования реакторных антинейтрино), несколько атмосферных нейтрино (возникающих при взаимодействии космических частиц с атомами газов в атмосфере), одно геонейтрино (от распада радиоактивных ядер в недрах Земли) и тысячи солнечных нейтрино. В течение 6 лет работы учёные рассчитывают обнаружить около 100 тыс. нейтрино и далеко продвинуться в их изучении.
Нейтрино были предсказаны как безмассовые частицы. После фотонов их больше всего во Вселенной. Позже обнаружилось, что нейтрино осциллируют — по мере движения в пространстве переходят из одного типа в другой (всего их три). Это происходит благодаря наличию масс у каждого из нейтрино, и все они разные. У каждого типа (массы) своя частота распространения волны (см. двойственную природу элементарных частиц). Совпадение фаз даёт мюонное нейтрино, а противофазы — электронное. В остальных случаях оно обычное. При распространении нейтрино переходят из одного типа в другой по мере изменения сумм фаз. Китайский эксперимент JUNO и американский DUNE должны внести больше ясности в вопрос иерархии масс всех трёх типов нейтрино.