JUNO
O JUNO — o Jiangmen Underground Neutrino Observatory — é o maior detector de cintilador líquido do mundo. Ele fica 700 metros abaixo da superfície, na província de Guangdong, no sul da China, e iniciou a operação de medição em 26 de agosto de 2025.
Com isso o JUNO é o primeiro empreendimento da nova geração de detectores de neutrinos muito grandes que efetivamente toma dados.
A questão
Que os neutrinos possuem massa está comprovado desde 1998. O que permanece desconhecido até hoje é a ordem dessas massas.
Da oscilação de neutrinos conhecem-se apenas as diferenças dos quadrados das massas, não as massas em si. Dois arranjos são compatíveis com todas as medições: ou dois estados são leves e um nitidamente mais pesado — a ordem normal —, ou, ao contrário, dois são pesados e um leve, a ordem invertida.
Essa questão não é mera contabilidade. Dela depende quão promissora é a busca pelo duplo decaimento beta sem neutrinos, como a cosmologia classifica a soma das massas dos neutrinos e quais modelos além do Modelo Padrão entram sequer em consideração.
O artifício: duas usinas à mesma distância
O JUNO recebe antineutrinos de duas usinas nucleares, Taishan e Yangjiang. Ambas ficam a cerca de 53 quilômetros de distância — e isso propositalmente quase exatamente à mesma distância.
A razão é de natureza matemática. A essa distância superpõem-se duas oscilações de comprimentos de onda muito diferentes: uma lenta e uma rápida. A rápida gera no espectro de energia dos antineutrinos que chegam uma fina estrutura ondulada, e onde exatamente essas ondas se situam depende da ordem das massas.
Se as duas usinas estivessem a distâncias diferentes, seus padrões se deslocariam um em relação ao outro e borrariam a estrutura fina. Daí a distância igual.
Por que isso é tão difícil
Tornar visível essa estrutura ondulada exige uma resolução em energia que até agora nenhum detector desse porte alcançou: cerca de três por cento em um megaelétron-volt. Para comparação: detectores de cintilador anteriores ficavam entre seis e oito por cento.
A resolução depende de quantos fótons são captados por evento. Por isso o JUNO leva três coisas ao limite ao mesmo tempo:
O volume. 20 000 toneladas de cintilador em uma esfera de acrílico de 35,4 metros de diâmetro — o maior recipiente transparente já construído.
O rendimento luminoso. Cerca de 17 600 grandes fotomultiplicadores de meio metro de diâmetro, complementados por aproximadamente 25 600 pequenos. Juntos, eles cobrem quase oitenta por cento da superfície da esfera.
A pureza. O cintilador precisa ser tão limpo quanto o do Borexino — só que em um volume setenta vezes maior. As instalações de purificação para isso foram desenvolvidas especialmente.
O que mais o JUNO vai medir
Um detector desse porte nunca serve a uma única questão.
Parâmetros de oscilação. Três das grandezas que descrevem a matriz PMNS o JUNO deve determinar com precisão melhor que um por cento — com mais exatidão que todas as medições anteriores somadas.
Geoneutrinos. Com o grande volume é possível reunir pela primeira vez em número apreciável os antineutrinos vindos do interior da Terra. Isso torna mais precisa a afirmação sobre quanto do calor terrestre provém de decaimento radioativo.
Neutrinos solares. Também aqui o volume estabelece novos padrões.
Supernovas. Se uma estrela explodir em nossa galáxia, a colaboração espera vários milhares de eventos em poucos segundos — mais de cem vezes mais que na SN 1987A.
Decaimento do próton. O JUNO é sensível a um canal de decaimento que detectores de água como o Super-Kamiokande enxergam pior.
Classificação
A colaboração reúne várias centenas de pesquisadores de cerca de vinte países, entre eles institutos da Alemanha, da Itália, da França e da Rússia.
Notável no JUNO é a precisão do projeto quanto ao alvo. O detector não foi construído grande de modo genérico, mas voltado para um número determinado — a distância de 53 quilômetros, na qual a estrutura ondulada procurada se destaca com maior clareza. Quando uma instalação desse porte depende de uma única distância, isso mostra com que exatidão a física por trás dela havia sido calculada antes que a primeira pá de terra fosse removida.
Termos relacionados
- Neutrinos de reator — a fonte
- Massa do neutrino — a ordem em aberto
- Borexino — o padrão em matéria de pureza
- KamLAND — o precursor com a mesma técnica
Fontes
- Colaboração JUNO: JUNO Physics and Detector, Progress in Particle and Nuclear Physics 123, 103927 (2022).
- Institute of High Energy Physics, Academia Chinesa de Ciências: JUNO Completed Liquid Filling and Begins Data Taking, 27 de agosto de 2025.