每秒钟，来自遥远恒星和星系的数万亿粒子正穿过你的身体——你只是感觉不到它们。这些幽灵般的粒子被称为中微子。尽管宇宙不断地喷射出它们，但这些粒子几乎不与物质发生相互作用——它们甚至能穿过人类最坚固的屏障，如钢或铅墙。
一些中微子来自超新星，即大质量恒星壮丽的死亡；它们也由地球岩石中的放射性衰变、太阳中的反应，甚至我们行星的极光产生。这些难以捕捉的粒子无处不在，对科学的多个领域至关重要，但我们仍然需要更好的方法来探测它们。现在，在中国广东省一个正在建设中的新天文台——江门中微子实验，简称JUNO——计划以前所未有的灵敏度来探测这些难以捉摸的粒子。
与大多数中微子探测器一样，它是一个装有液体的巨大容器，供中微子与之相互作用——网越大，捕获的鱼就越多。“完工后，JUNO的体积将是现有同类最大探测器的20倍，”中国科学院高能物理研究所（IHEP）的研究员兼JUNO合作组成员Yufeng Li说道。该探测器目前正在建设中，预计将于2024年投入运行，它不仅体积更大，而且比以往任何前代探测器对中微子能量的微小变化都更敏感。Li补充说，它将成为“科学界一个独特且重要的天文台。”
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该天文台最宏伟的目标是预先探测到垂死但尚未爆炸的恒星发出的中微子。这样，望远镜就可以捕捉到这些恒星最后的毁灭时刻。“由于中微子与物质的弱相互作用特性，预计它们比光子提前数小时到达地球，”丹麦尼尔斯·玻尔研究所的物理学家、与该项目无关的Irene Tamborra解释道。
天文学家们仍然不知道恒星爆炸的详细过程，但观测超新星的爆发过程或许能提供一些线索。“早期探测到中微子将对将望远镜指向超新星方向并在早期捕捉到其电磁辐射至关重要，”Tamborra补充道。JUNO应该能够在恒星预定爆炸前数小时到数天发出警报，让天文学家有时间准备并对准望远镜。它甚至可能能够测量来自整个银河系遥远超新星的微弱背景中微子，这对于试图描绘整个宇宙图景的宇宙学家来说具有重大意义。
除了超新星，该天文台还将探测来自离我们更近的源——核反应堆的中微子。附近的阳江和台山核电站会产生中微子，物理学家们希望通过JUNO来“品尝”这些中微子的“风味”。中微子有三种风味（是的，它们确实是这么叫的！），即电子中微子、陶子中微子和缪子中微子。它们可以在所谓的振荡中在不同状态之间切换。科学家们可以计算出他们从核电站预期获得的三种中微子数量，并与他们用JUNO实际观测到的数量进行比较，以更好地理解这些振荡。
“当强大的新实验投入使用时，常常会有意外的发现，所以很可能也会有惊喜，”俄亥俄州立大学的天体物理学家John Beacom说道。
JUNO不是唯一一个追逐中微子的重大天文台。目前最大的液体中微子探测器是日本的Super-Kamiokande，研究人员正在计划对其进行大规模升级，使其成为Hyper-Kamiokande。美国也在加入这场竞赛，目前正在使用位于费米国家加速器实验室的探测器，并计划建造自己的耗资数十亿美元的下一代天文台，名为深层地下中微子实验。然而，这些项目还需要几年时间才能完成，因此高能物理研究所所长Yifang Wang告诉《科学》杂志，他认为JUNO“有3比1的几率率先完成”，以揭示中微子的一些基本性质。
无论谁赢得这场竞赛，这个天文台都将为我们打开一扇更宽广的宇宙之窗。“JUNO是中微子物理学和天体物理学的一大进步，”Beacom说，“我非常期待看到它将取得的成就。”
