中国広東省に位置する江門地下ニュートリノ観測所（JUNO）は、2025年8月26日に正式に運用を開始しました。この記念すべき出来事は、素粒子物理学の分野におけるニュートリノ研究に新たな時代をもたらします。10年以上にわたる準備と建設を経て、JUNOは世界最大かつ最も精密なニュートリノ研究専用施設となりました。
ニュートリノは、ごくわずかな質量を持ち、電荷を持たない素粒子であり、物質をほとんど検出されずに透過する性質を持っています。JUNOの検出器は、地下700メートルに設置された、直径44メートルの水プールに沈められた直径35.4メートルのアクリル製球体です。この検出器には、2万トンものシンチレーター液体と4万5千個以上の光電子増倍管が搭載されており、ニュートリノの相互作用を捉えます。
JUNOの主な目的は、素粒子物理学における根源的な問いであるニュートリノの質量順序を決定することです。これにより、太陽、超新星、大気、そして地球から放出されるニュートリノに関する高度な研究が可能となり、ステライルニュートリノや陽子崩壊の探索といった未知の物理現象への新たな道が開かれます。
このプロジェクトは、17の国と地域から74の機関、700名以上の研究者が参加する国際共同研究です。JUNOは少なくとも30年間の運用が見込まれており、ニュートリノがマヨラナ粒子であることを証明する可能性のある、ニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索に向けたアップグレードパスも用意されています。ニュートリノレス二重ベータ崩壊は、ニュートリノがそれ自身の反粒子である場合にのみ起こりうる理論的なプロセスであり、その発見は素粒子物理学における長年の謎を解き明かす鍵となります。
JUNOの運用開始は、ニュートリノ研究における大きな進歩であり、宇宙と素粒子物理学の根源的な理解に大きく貢献することが期待されています。この施設の精度と規模は、今後数年間で画期的な発見をもたらすでしょう。特に、ニュートリノの質量順序の解明は、宇宙の物質と反物質の非対称性の理解にも繋がる可能性があり、素粒子物理学のフロンティアを押し広げます。このプロジェクトには、ドイツのヨハネス・グーテンベルク大学マインツ校の研究者も参加しており、シンチレーターの放射能純度を確保するための事前検出器や、感度に関する研究、そして初期データの解析に貢献しています。