JUNO
JUNO — el Jiangmen Underground Neutrino Observatory — es el mayor detector de centellador líquido del mundo. Se encuentra a 700 metros bajo tierra, en la provincia de Cantón, en el sur de China, y el 26 de agosto de 2025 inició la toma de datos.
Con ello JUNO es el primer proyecto de la nueva generación de detectores de neutrinos muy grandes que efectivamente toma datos.
La pregunta
Que los neutrinos poseen masa está demostrado desde 1998. Lo que sigue siendo desconocido hasta hoy es su orden.
De la oscilación de neutrinos solo se conocen las diferencias de los cuadrados de las masas, no las masas mismas. Dos disposiciones son compatibles con todas las medidas: o bien dos estados son ligeros y uno claramente más pesado — el orden normal —, o bien al revés, dos pesados y uno ligero, el orden invertido.
Esta cuestión no es contabilidad. De ella depende cuán prometedora es la búsqueda de la doble desintegración beta sin neutrinos, cómo sitúa la cosmología la suma de las masas de los neutrinos y qué modelos más allá del modelo estándar entran siquiera en consideración.
El ardid: dos centrales a la misma distancia
JUNO recibe antineutrinos procedentes de dos centrales nucleares, Taishan y Yangjiang. Ambas se encuentran a unos 53 kilómetros de distancia — y ello a propósito casi exactamente a la misma distancia.
La razón es de naturaleza aritmética. A esa distancia se superponen dos oscilaciones de longitudes de onda muy distintas: una lenta y una rápida. La rápida genera en el espectro de energía de los antineutrinos que llegan una fina estructura ondulada, y dónde exactamente se sitúan esas ondas depende del orden de las masas.
Si las dos centrales estuvieran a distancias diferentes, sus patrones se desplazarían el uno respecto del otro y la estructura fina se difuminaría. De ahí la misma distancia.
Por qué es tan difícil
Hacer visible esa estructura ondulada exige una resolución en energía que hasta ahora no ha alcanzado ningún detector de este tamaño: alrededor del tres por ciento a un megaelectronvoltio. A modo de comparación: los detectores de centellador anteriores se situaban entre el seis y el ocho por ciento.
La resolución depende de cuántos fotones se capturan por suceso. Por eso JUNO lleva al límite tres cosas a la vez:
El volumen. 20 000 toneladas de centellador en una esfera de acrílico de 35,4 metros de diámetro — el mayor recipiente transparente jamás construido.
El rendimiento luminoso. Unos 17 600 grandes fotomultiplicadores de medio metro de diámetro, complementados por unos 25 600 pequeños. Juntos cubren casi el ochenta por ciento de la superficie de la esfera.
La pureza. El centellador debe ser tan limpio como el de Borexino — solo que en un volumen setenta veces mayor. Las instalaciones de purificación necesarias se han desarrollado expresamente para ello.
Qué más medirá JUNO
Un detector de este tamaño nunca sirve para una sola pregunta.
Parámetros de oscilación. Tres de las magnitudes que describen la matriz PMNS han de ser determinadas por JUNO con una precisión mejor que el uno por ciento — con mayor exactitud que todas las medidas anteriores juntas.
Geoneutrinos. Con el gran volumen pueden recogerse por primera vez en número apreciable los antineutrinos procedentes del interior de la Tierra. Eso afina la afirmación sobre qué parte del calor terrestre procede de la desintegración radiactiva.
Neutrinos solares. También aquí el volumen establece nuevos criterios.
Supernovas. Si estalla una estrella en nuestra galaxia, la colaboración espera varios miles de sucesos en cuestión de segundos — más de cien veces más que en SN 1987A.
Desintegración del protón. JUNO es sensible a un canal de desintegración que los detectores de agua como Super-Kamiokande ven peor.
Encuadre
La colaboración comprende varios cientos de investigadores de unos veinte países, entre ellos institutos de Alemania, Italia, Francia y Rusia.
Lo notable de JUNO es la puntería del diseño. El detector no se ha construido grande en general, sino con vistas a una cifra determinada — la distancia de 53 kilómetros, a la cual la estructura ondulada buscada resalta con mayor claridad. Que una instalación de este tamaño dependa de una única distancia muestra con cuánta exactitud estaba calculada la física subyacente antes de que se diera la primera palada.
Términos relacionados
- Neutrinos de reactor — la fuente
- Masa del neutrino — el orden pendiente
- Borexino — el criterio en materia de pureza
- KamLAND — el precursor con la misma técnica
Fuentes
- Colaboración JUNO: JUNO Physics and Detector, Progress in Particle and Nuclear Physics 123, 103927 (2022).
- Institute of High Energy Physics, Academia China de Ciencias: JUNO Completed Liquid Filling and Begins Data Taking, 27 de agosto de 2025.