反应堆不断释放电子反中微子
中微子是不带电荷、质量极轻且很少与物质发生相互作用的基本粒子。太阳内部的核反应、恒星爆发以及地球上的核反应堆都会产生中微子。大量中微子持续穿过人体和地球，却几乎不留下痕迹。
中微子有电子、缪和陶三种味；实验也区分与之对应的三种反中微子。但一个根本问题仍未解决：中微子与反中微子究竟是不同的粒子，还是中微子本身就是自己的反粒子？1
在反应堆中，铀或钚的裂变产生许多不稳定原子核。它们发生贝塔衰变时，一个中子变成质子，同时放出电子和电子反中微子。大量裂变产物持续衰变，使反应堆成为强大且稳定的电子反中微子源。JUNO选用反中微子，不是因为质量排序只能通过反中微子测量，而是因为反应堆提供了充足而稳定的粒子来源。
由中国科学院高能物理研究所（IHEP）牵头的国际合作组在中国广东江门地下建成了江门中微子实验（JUNO，Jiangmen Underground Neutrino Observatory）。探测器与阳江、台山核电站多个反应堆的平均距离约为52.5公里，旨在精密测量电子反中微子传播后的变化。确定中微子质量排序，是JUNO的重要目标之一。2
2026年诺贝尔物理学奖授予弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），表彰他对利用南极冰层探测粒子的IceCube中微子天文台，以及发现天体物理来源高能中微子的决定性贡献。3 IceCube关注来自遥远宇宙的高能中微子；JUNO则分析来自反应堆的低能电子反中微子在传播时留下的振荡结构。二者研究同一类粒子，但粒子来源、能量范围和科学问题并不相同。
中微子在传播中可能以另一种味被探测到
电子、缪、陶三种味并不分别对应一个固定质量。中微子还有三个质量不同的状态，两套分类并非一一对应。
可以想象三根以略微不同速度旋转的钟表指针。起初三根指针具有某种相对位置，随后逐渐错开。中微子的三个质量态在传播中也会积累不同的量子相位。于是，最初以电子味产生的中微子，后来可能以其他味被探测到。这种现象称为中微子振荡。4
反中微子同样会振荡。即使反应堆产生的都是电子反中微子，传播52.5公里后也未必全部仍以电子味被探测到。JUNO测量的正是这种变化。
统计还剩下多少电子反中微子
电子反中微子与探测器中的质子发生反应时，可以产生一个正电子和一个中子。正电子首先在周围物质中沉积能量，产生光信号；稍后中子被某个原子核俘获，再产生第二个信号。两个先后出现的信号有助于区分背景事件。这一检测方式称为逆贝塔衰变。
另一方面，反应堆反中微子的能量只有数MeV，不足以通过产生相应重带电轻子的反应来识别缪反中微子或陶反中微子。5 因此，JUNO并不直接统计变成其他味的反中微子，而是测量电子反中微子的剩余数量。
剩余比例随能量而改变。有些能量区间留下较多电子反中微子，另一些则较少。将探测到的事件数按能量排列，就会出现有峰有谷的能谱。JUNO需要读出其中很细微的形状。
在52.5公里处辨认振荡的拍频
三个质量态通常写作ν₁、ν₂、ν₃。我们已知ν₂比ν₁重，但尚不知道ν₃比另两者都重还是都轻。ν₃最重时称为正常质量排序（normal ordering）；ν₃最轻时称为反质量排序（inverted ordering）。
研究者并不是直接称量各个中微子，而是利用质量态差异在振荡中留下的痕迹。不同的质量平方差使电子反中微子的能谱同时出现缓慢变化和快速细纹。不同周期的振荡叠加起来，形成类似拍频的结构。6
平均约52.5公里的基线适合同时观察缓慢振荡和叠加其上的多次快速起伏。这也是JUNO没有建在反应堆旁边、也没有建在远得多的地方的原因。
正常与反质量排序所预测的能谱并非完全不同，差别在于一些细小峰谷的位置略有错位。质量排序的信息就藏在这些极细微的拍频结构中。
为什么需要两万吨液体
两种能谱的差别非常小。在52.5公里之外，进入JUNO的电子反中微子中只有极少部分会在探测器内发生反应。要分辨细小的振荡纹理，既要累计足够多的稀有事件，又必须精确测量能量。
既要捕获更多事件，也要量得足够精确。
JUNO的中央探测器有一个直径35.4米的球形丙烯酸容器，内部装有约两万吨液体闪烁体。粒子在闪烁体中沉积能量时会产生光，球体周围数以万计的光传感器通过这些光信号重建能量。2
较大的靶质量提高了罕见相互作用的事件数。但如果能量分辨率不够，细密的峰谷就会被抹平；如果能量刻度略有偏差，峰的位置也可能被错误读取。因此，单靠规模或单靠精度都不够。
还要单独测量出发时的能谱
即使探测器十分精确，另一个困难仍然存在：JUNO能谱中的每一个细小起伏并不一定来自中微子振荡。反应堆发射反中微子时，初始能量分布本身就可能带有精细结构。
为了解决这一问题，反应堆附近还设有台山反中微子实验（TAO）。这个较小的近端探测器在显著振荡发生前测量反中微子的初始能谱。7 TAO记录起点的形状，JUNO记录经过约52.5公里传播后的形状。比较两者，研究者便能更好地区分反应堆原有的能谱特征与传播中产生的振荡特征。
TAO于2026年开始采集实际数据。JUNO合作组在同年6月介绍207天分析时表示，TAO测得的高精度反应堆反中微子能谱也为新的结果作出了贡献。8
正常质量排序出现初步迹象
JUNO于2025年8月26日开始物理数据采集。其首批59.1天数据的结果于2026年6月发表于《Nature》。研究组对描述较慢振荡的关键参数进行了精密测量，精度较先前联合测量提高约1.6倍，但这一首批结果本身并未确定质量排序。9
2026年6月的Neutrino 2026国际会议上，合作组介绍了约207天数据的初步分析。结合长基线加速器中微子实验的约束后，结果以约2.3σ的水平偏向正常质量排序。8
9月29日，合作组发布了详细描述这项分析的预印本。有效观测时间为207.2天，包含8,294个逆贝塔衰变候选事件。其中一个大气质量平方差的测量精度达到约1%。这说明振荡结构测得更精确，不等于已经发现或确定某一种质量排序。8
怎样组合不同实验的约束尤为关键。研究首先借助反应堆实验Daya Bay的测量约束，在每一种排序假设下选取物理上适当的极小值；再加入长基线加速器实验对质量平方差的约束，结果在未知CP相位的所有可能取值下，均以至少2.1σ的单侧显著性偏向正常质量排序。8
6月报告的2.3σ与9月论文中的“最低2.1σ”不能简单当作同一统计量上升或下降。尤其不能写成JUNO单独以2.1σ探测到正常排序。另一项贝叶斯比较得到支持正常排序的贝叶斯因子10.18；这也不能直接解释成正常排序“有91%的概率正确”。8 10
继续积累数据、检验能量标定的系统误差，以及核实反应堆初始能谱仍很重要。应明确指出，9月29日发表的是预印本，截至2026年10月，这仍是预印本，并非经过同行评议后正式刊发的期刊论文。
尽管如此，从59.1天到207.2天的进展很明确：首批数据证明JUNO能够精确测量振荡；更大的数据集与外部长基线实验约束结合后，开始在两种可能的质量排序中偏向正常排序。
这种偏向能否在更多数据中保持，并最终增强到物理学界公认的发现水平？
注释
1. 狄拉克还是马约拉纳？ 如果中微子与反中微子本质不同，就是狄拉克中微子；如果中微子是自己的反粒子，就是马约拉纳中微子。现有振荡实验无法区分这两种可能。学术综述。
2. JUNO及中央探测器。 JUNO Collaboration, “Initial performance results of the JUNO detector,” 《Chinese Physics C》50, 043001 (2026), DOI 10.1088/1674-1137/ae3dc1。球形丙烯酸容器直径35.4米，内装约两万吨液体闪烁体。该国际合作也研究太阳、超新星、大气及地球中微子等。探测器论文。
3. 2026年诺贝尔物理学奖的准确范围。 哈尔岑获奖是因为对IceCube和天体物理来源高能中微子发现的重要贡献，并非JUNO的反应堆反中微子振荡或质量排序测量。诺贝尔奖官方新闻稿；IceCube官方消息。
4. 三种味与三种质量态。 电子、缪、陶味分别是质量本征态ν₁、ν₂、ν₃的量子叠加。传播中的相对相位变化导致探测味的概率改变，混合关系由PMNS矩阵描述。Particle Data Group。
5. 为何不能用同样方式探测另外两种反中微子？ 反应堆反中微子只有数MeV能量，不足以产生识别相应味所需的缪子或陶子。因此JUNO测量电子反中微子的消失，而不是直接测量其他味的出现。JUNO分析。
6. 拍频与质量平方差。 决定中微子振荡周期的主要是质量平方差Δm²。电子反中微子的存活概率既包含Δm²₂₁导致的缓慢变化，也包含较大质量平方差带来的快速变化。JUNO质量排序灵敏度研究。
7. TAO。 TAO在反应堆近处测量初始能谱，降低反应堆固有精细结构引入的不确定性。2026年开始数据采集，其测量被合作组称为对6月分析有所贡献。TAO并不能独立确定质量排序。TAO设计研究；纳入TAO实测能谱的JUNO预印本。
8. 207天分析的统计条件。 6月会议报告结合外部长基线约束后偏向正常排序约2.3σ。IHEP官方通报。9月29日的预印本报告有效207.2天、8,294个逆贝塔衰变候选事件、大气质量平方差约1%的测量精度。Daya Bay约束用于选取不同排序假设下适当的极小值；加入长基线加速器实验约束后，在可能CP相位范围内正常排序的单侧显著性至少为2.1σ。贝叶斯因子10.18不是无需模型前提的发现概率或后验概率。JUNO Collaboration, arXiv:2609.37895。应与59.1天的同行评议论文区分。
9. 首批59.1天数据。 JUNO Collaboration, “Measurement of reactor neutrino oscillation with the first JUNO data,” 《Nature》654, 343–348 (2026), DOI 10.1038/s41586-026-10538-z。对sin²θ₁₂及Δm²₂₁的测量精度较先前联合结果提高约1.6倍，尚不是质量排序的确定结果。Nature论文。
10. 统计显著性的意义。 σ的解释取决于检验和约束条件。2.3σ在单侧标准正态分布中对应约1%的尾概率，却不是“正常排序有99%概率为真”。最低2.1σ还依赖外部实验的联合分析与CP相位取值范围。贝叶斯因子10.18也不能直接等同于91%的概率。JUNO预印本；Particle Data Group。