南京大学江门中微子实验发布首个物理成果——南京大学团队作出重要贡献

2025年11月19日，位于我国广东省江门市的江门中微子实验JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory) 公布了首个重大科研成果，获得了有史以来最高精度的太阳中微子振荡参数测量（𝜃₁₂，Δm²₂₁），测量精度超过此前国内外所有中微子实验联合精度的1.6倍。这一重要成果不仅深化了对中微子振荡规律的基本认识，也充分验证了JUNO 探测器的优异性能，为未来最终确定中微子质量顺序打下坚实基础。

南京大学作为 JUNO 国际合作组的创始成员单位之一，在探测器液体闪烁体关键材料与核心技术研发、能量刻度以及中微子能谱分析等关键环节持续发挥重要作用，为JUNO探测器的建造与首个物理成果的取得作出了重要贡献。

捕捉“幽灵粒子”：JUNO—我国领衔建成国际超高精度中微子实验装置

中微子是标准模型中的自旋 1/2、电荷为零，仅参与弱相互作用的基本粒子。数十年来的研究表明，中微子在宇宙大爆炸、天体结构形成、超新星爆发、太阳核聚变等过程中扮演着关键角色。然而，中微子与物质作用概率极低，它几乎可以无阻穿越整个地球，因此又被称为“幽灵粒子”。由于中微子的味本征态和质量本征态并不一致，其传播过程中会出现“振荡”现象，这一现象要求中微子具有非零质量。精确测量中微子的振荡行为、质量顺序与质量本身，及其可能的超出标准模型的新性质等，是当前粒子物理和宇宙学研究的重要前沿。进入 21 世纪以来，关于太阳中微子、大气中微子振荡的系列实验成果屡获诺贝尔物理学奖。

JUNO是我国领衔建设的重大科学装置之一，由来自中国、欧洲、美国、俄罗斯等国的69单位近700名科学家共同参与，经过十余年的设计和建设，成为了国际上首个建成的新一代超大规模、超高精度的中微子实验装置。通过精确测量约53公里外的阳江和台山两座核电站释放的反电子中微子的能谱，JUNO可以精确测量中微子振荡，从而确定中微子质量顺序，探索中微子的本质。探测器整体结构如图 1 所示，最外层是高44米直径43.5米的圆柱形水切伦科夫探测器，充满超纯水，用于屏蔽环境辐射以及识别贯穿装置的宇宙线μ子；内部核心位置是由不锈钢支架固定的中心探测器，其为直径35.4米，是世界上最大的单体有机玻璃球体，内部装载了 2万吨液体闪烁体；中心探测器周围覆盖2万余只20英寸大光电倍增管，形成对闪烁光的高精度读出面。

从今年8月下旬至今，JUNO探测器已经圆满建成并顺利完成59天物理取数。探测器性能分析相关文章已提交《中国物理C》，并于11月18日在预印本网站arXiv上发布，对太阳中微子振荡参数的精确测量结果也于同一时间在预印本网站arXiv上发布。江门中微子实验发言人、中国科学院院士、南京大学物理学院杰出校友王贻芳表示，“江门中微子实验能够在仅2个月的时间内完成如此高精度的测量，表明JUNO探测器的性能完全符合设计预期。其前所未有的测量精度使我们可以很快确定中微子质量顺序，检验3种中微子振荡的框架，寻找超出此框架的新物理”。

图1：JUNO探测器的示意图。球形中心探测器（CD）内置2万吨液体闪烁体，封装于有机玻璃球中，作为中微子靶。其外围环绕着充满超纯水的圆柱形水切伦科夫探测器。

南大贡献：从材料研发到物理分析的全过程参与

南京大学团队围绕高品质液体闪烁体溶剂–线性烷基苯 (Linear Alkyl Benzene) 的质量提升与规模化生产开展了长期的系统性研究。烷基苯的光衰减长度是衡量闪烁体透明度的核心参数，直接影响探测器能量分辨率。团队系统研究了烷基苯的物理化学性质，并与金陵石化南京烷基苯厂紧密合作，改进优化了规模化制备工艺，实现了烷基苯光衰减长度的显著提升和稳定批量生产，满足了实验对超高透明度液体闪烁体的严格需求。

在探测器建造完成并开始运行取数后，南京大学团队与中科院高能所、上海交通大学、俄罗斯核物理联合研究所(JINR)等国内外单位合作，开展首批数据的物理分析。团队深度参与了重建算法、刻度方法与模拟框架的开发，并对宇宙线轰击产生的放射性本底和天然放射性本底开展了系统分析，为事例重建、能量刻度等关键工作提供了有力支持。团队深入分析JUNO得到的反应堆中微子能谱，提取精确的中微子振荡参数结果。图2 展示了经过事件挑选后的中微子能谱。

图2：反应堆中微子的快信号能谱。黑色点表示在探测器体积内测量到的能谱，红色曲线为最佳拟合的振荡模型。阴影区域表示各类本底成分。

南京大学团队祁鸣教授表示：“我们的团队非常荣幸能为JUNO项目的建造与物理研究做出了重要贡献。这项实验是全球众多独立专业领域汇聚成统一合力的罕见范例。JUNO的首批成果展现了这种集体力量所能达成的成就，同时也为未来数十年塑造中微子物理学的创新发现开辟了道路。”

在未来，南京大学物理学院以祁鸣教授、张雷教授、夏力钢助理教授组成的JUNO实验团队将继续在中微子质量顺序、太阳中微子、天体高能中微子等重要基础科学领域开展研究。

JUNO首批成果链接：

https://arxiv.org/abs/2511.14590

https://arxiv.org/abs/2511.14593