中国科学院多位专家谈中微子研究：追踪“宇宙信使”，中国挺进国际前沿

来源：环球时报

【环球时报报道 记者 李迅典】2026年诺贝尔物理学奖日前揭晓，瑞典皇家科学院将其授予弗朗西斯·哈尔岑，以表彰他对冰立方中微子天文台的决定性贡献，以及对天体物理起源的高能中微子的发现。这一消息让中微子再度成为全球热点。近日，《环球时报》记者围绕中微子的科学价值以及中国中微子研究的现状与前景，与中国科学院相关领域的多位专家进行了深度对话。

打开观测宇宙新窗口

“这次诺贝尔物理学奖最值得公众关注的，是中微子研究为我们打开了一扇观察宇宙的新窗口。”中国科学院近代物理所副研究员朱景宇对《环球时报》记者表示，“奖项授予个人，成果则凝结着整个合作组长期的努力。它让我们看到，科学的重大进展往往需要一个大胆的想法，也需要许多科研人员经过几十年的共同努力把这个想法变成真正能够验证它的实验。”

中微子究竟是什么？为什么被称为“幽灵粒子”？中国科学院高能物理研究所研究员李玉峰向记者介绍，中微子是一种不带电、质量极小的基本粒子，与物质发生的相互作用极弱，大量中微子每时每刻穿过我们的身体，人们却毫无察觉，因此被称为“幽灵粒子”。“不过，‘幽灵’只是比喻，它并非完全不与物质相互作用，否则我们也就无从探测它。”中微子诞生于地球内部、太阳内部的核聚变、超新星爆发、黑洞周围的活跃区域等，也诞生于宇宙的最初时刻，能几乎畅通无阻地飞行到地球，“这使它成为人类了解宇宙的独特信使”，为检验宇宙演化、宇宙线加速机制、超新星爆发机制、太阳标准模型等提供了全新手段。

“研究它，既是在问‘最小的东西是什么样’，也是在问‘宇宙为什么会演化成今天这样’，中微子恰好站在两者的交汇点上。”中国科学院高能物理研究所特聘青年研究员贾怡对记者分析称，中微子有电子、缪子、陶子3种“味道”，飞行途中会相互“变身”，这种“变身”称为中微子振荡现象，说明中微子具有质量，“这是目前唯一有确凿实验证据的超出粒子物理标准模型的新物理”。关于物质起源，中微子有望为解释“物质为何多于反物质”提供关键线索；关于宇宙演化，中微子的存在直接影响宇宙物质如何聚集，将地面实验与宇宙学观测结合起来，既能提高对中微子的认识，也能检验宇宙学模型是否自洽。

南极冰下与江门地下：上天入地、各显所长

此次诺奖让冰立方中微子天文台走进公众视野。中国科学院高能物理研究所研究员郭万磊向《环球时报》记者介绍，冰立方可以理解为埋在南极冰盖里的巨型望远镜，它接收的不是星光，而是中微子：主阵列位于地下约1450至2450米深处，由86串共5160个光学模块构成，覆盖约1立方公里冰体。中微子与冰中原子核碰撞产生次级带电粒子，粒子速度超过冰中光速时发出切伦科夫光，探测器据此反推事件的能量、方向与类型。

“冰立方的核心科学目标，是探测TeV至PeV能区的超高能天体中微子，寻找宇宙中的‘天然粒子加速器’。”中国科学院高能物理研究所特聘青年研究员李高嵩对记者表示，我国江门中微子实验（JUNO）的能量窗口则在MeV量级，主要利用核电站产生的电子反中微子，通过精细测量振荡能谱来判断中微子质量顺序、精确测定振荡参数。两个主要窗口相差约百万至十亿倍，“如果说冰立方追问‘这位宇宙信使从哪里来’，JUNO则追问‘这位信使本身究竟是什么样’”。

在中国科学院高能物理研究所研究员何苗看来，两者不仅并非竞争关系，而且在中微子天文学方面高度互补：冰立方开启了高能中微子天文学窗口，江门实验同样进行MeV能区天体中微子观测，“上天入地、各显所长”，同一个问题由多种独立方法反复检验，正是科学可靠性的来源。谈及两者联合研究空间，何苗分析称，主要体现在三方面：一是质量顺序测量，两种方法的能量、传播距离和误差来源不同，联合分析有望增强判别能力；二是超新星预警，冰立方已参与全球超新星预警网络；三是对共同物理问题的交叉检验，为检验中微子性质和天体模型提供更全面的依据。

中国在中微子领域形成完整研究链条

中国江门中微子实验室当前运行情况如何？中国科学院高能物理研究所研究员于泽源向《环球时报》记者介绍，2025年8月26日，实验完成2万吨液体闪烁体灌注并正式运行取数，至今已稳定运行一年有余，探测器各项性能指标均达到设计预期。2026年6月，JUNO首个物理成果以封面文章形式发表于《自然》。研究团队基于59天有效观测数据，对两个关键中微子振荡参数进行了高精度测量，精度较过去数十年多项实验综合结果提高1.6倍。同月，合作组在国际中微子大会上发布新成果，利用207天高质量数据，结果倾向于正质量顺序，统计显著性达2.1倍标准偏差，“这是迄今国际上精度最高的中微子质量顺序测定”。

“JUNO由中国科学院高能物理研究所牵头，汇聚了全球17个国家和地区、74家科研机构的近700名科研人员。”何苗表示，这个平台既属于中国，也属于全球中微子研究共同体。“中国提供的不仅是一台高精尖探测设备，更是一个让全球科学家能够长期开展前沿研究的开放平台。这是中国对国际基础科学作出的具体贡献。”

中国在中微子领域形成了完整研究链条。李玉峰对记者表示，积累的最重要能力是能够围绕一个关键科学问题，把实验设计、技术研发、工程建设和物理分析接起来。区位上，JUNO与阳江、台山核电站约52.5公里的距离，适合观测不同质量排序对应的中微子能谱；工程上，真正难的是既“大”又“精”，让两万吨液体保持足够透明、足够洁净；人才上，连续项目的锻炼使研究者知道一个微小偏差可能从哪里产生。

展望未来，于泽源表示，最直接的突破机会是把JUNO的质量顺序测量做扎实，用精密数据检验3种中微子振荡的描述是否自洽，并在地球和天体中微子研究中争取新发现；更广阔的方向还包括无中微子双贝塔衰变、高能中微子天文学，以及与其他观测手段的联合研究。国内正在推进的水下高能中微子探测技术研发，有望通过提高建设效率、扩大探测规模，在这一前沿方向形成新的竞争优势。

“诺奖带来的启发，是让我们愿意长期支持那些重要、困难、答案尚不明确的问题。”贾怡表示，中国科研的下一步，要靠值得追问的问题、独立发展的方法和经得起复核的证据，“真正有分量的贡献，是让全世界对自然规律的认识，因为我们的工作向前走了一步”。