O Observatório Subterrâneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), construído na cidade de Kaiping, província de Guangdong, começou a coletar dados em 26 de agosto de 2025. A entrada em operação ocorre após mais de dez anos de obras e testes, culminando no preenchimento do detector com 20 000 toneladas de cintilador líquido — substância que emite luz ao interagir com partículas subatômicas. Esse marco faz do JUNO o primeiro experimento de grande escala de sua geração a alcançar o estágio operacional.
Infraestrutura do observatório
O detector principal está instalado a 700 metros de profundidade, onde a rocha circundante protege o aparato da radiação cósmica de fundo. No centro da instalação encontra-se uma esfera de acrílico de 35,4 metros de diâmetro, sustentada por uma estrutura em aço inoxidável de 41,1 metros. Dentro da esfera, o cintilador líquido serve como meio de detecção: ao interagir com neutrinos, produz lampejos de luz captados por um conjunto de sensores.
O sistema óptico inclui 20 000 tubos fotomultiplicadores (PMTs) de 20 polegadas e outros 25 600 PMTs de 3 polegadas, todos posicionados para registrar a luz gerada no volume ativo. Os sinais coletados são convertidos em pulsos elétricos e enviados a módulos eletrônicos instalados na própria estrutura. Uma piscina de água de 44 metros de profundidade envolve o detector, oferecendo blindagem adicional e servindo como um sistema auxiliar de veto contra muões cósmicos.
A etapa de enchimento levou cerca de seis meses. Durante o processo, a equipe monitorou pureza química, transparência óptica e níveis de radioatividade do cintilador, requisitos que determinam a sensibilidade final do experimento. Em paralelo, técnicos e engenheiros realizaram calibração, comissionamento e ajustes finais dos sistemas eletrônicos e de controle, permitindo a transição imediata para operação científica logo após o tanque ser fechado.
Objetivos científicos
O foco inicial do JUNO é determinar a hierarquia de massa dos neutrinos, isto é, estabelecer se o terceiro estado de massa (ν3) é mais pesado ou mais leve que o segundo (ν2). Na física de partículas, conhece-se três “sabores” de neutrinos — do elétron, do múon e do tau —, mas esses sabores não se alinham diretamente com estados de massa fixos. A forma como essas massas se organizam permanece uma das questões centrais da área.
Para alcançar esse objetivo, o observatório conta com neutrinos provenientes de vários reatores nucleares localizados a aproximadamente 53 quilômetros de distância. Ao medir com alta precisão as variações (ou oscilações) nos diferentes sabores de neutrinos ao longo desse percurso, o experimento pretende distinguir entre as duas possíveis ordens de massa.
A estratégia difere de projetos como o Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), nos Estados Unidos, que prioriza a investigação de violação de simetria CP em neutrinos. O JUNO foi projetado para minimizar efeitos relacionados à passagem das partículas pela matéria terrestre, reduzindo incertezas e degenerescências de parâmetros presentes em outras medições.
Imagem: NewsUp Brasil
Além da hierarquia de massa, o detector promete aumentar significativamente a precisão de diversos parâmetros de oscilação, estudar neutrinos solares, atmosféricos e de supernovas, bem como monitorar emissões originadas no interior da Terra. A estrutura poderá ainda buscar novas partículas hipotéticas, como neutrinos estéreis, e investigar o decaimento de prótons, processo nunca observado que estaria ligado à estabilidade da matéria.
Vida útil e futuras atualizações
O projeto prevê uma vida científica de até 30 anos. Já existe plano de atualização para adicionar a capacidade de detectar decaimento beta duplo sem neutrinos, fenômeno que ajudaria a esclarecer se os neutrinos são partículas de Majorana — idênticas às próprias antipartículas — e a determinar a escala absoluta de suas massas.
Em comunicado, o professor Yifang Wang, do Instituto de Física de Altas Energias da Academia Chinesa de Ciências, destacou que a entrada em funcionamento “representa um marco histórico”, pois coloca em operação o primeiro detector de neutrinos dessa dimensão dedicado especificamente à hierarquia de massa. Segundo Wang, os dados reunidos deverão responder “questões fundamentais sobre a natureza da matéria e do Universo”.
Com o início das observações, o JUNO solidifica a posição da China no cenário da física de partículas de fronteira e abre caminho para resultados que poderão redefinir o conhecimento atual sobre uma das partículas mais abundantes — e menos compreendidas — do cosmos.
