This content will become publicly available on June 11, 2027

Title: Measurement of reactor neutrino oscillation with the first JUNO data
Neutrino oscillations, a quantum effect manifesting at macroscopic scales, are governed by lepton flavor mixing angles and neutrino mass-squared differences that are fundamental parameters of particle physics, representing phenomena beyond the Standard Model. Precision measurements of these parameters are essential for testing the completeness of the three-flavor framework, determining the mass ordering of neutrinos, and probing possible new physics. The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO) is a 20 kton liquid-scintillator detector located 52.5 km from multiple reactor cores, designed to resolve the interference pattern of reactor neutrinos with sub-percent precision. Here we report, using the first 59.1 days of data collected since detector completion in August 2025, the first simultaneous high-precision determination of two neutrino oscillation parameters, sin²θ₁₂ = 0.3092 ± 0.0087 and Δm²₂₁ = (7.50 ± 0.12) × 10⁻⁵ eV² for the normal mass ordering scenario, improving the precision by a factor of 1.6 relative to the combination of all previous measurements. These results advance the basic understanding of neutrinos, validate the detector's design, and confirm JUNO's readiness for its primary goal of resolving the neutrino mass ordering with a larger dataset. The rapid achievement with a short exposure highlights JUNO's potential to push the frontiers of precision neutrino physics and paves the way for its broad scientific program.  more » « less
Award ID(s):
2411802
PAR ID:
10702715
Author(s) / Creator(s):
; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; more » ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; « less
Corporate Creator(s):
Publisher / Repository:
Springer Nature
Date Published:
Journal Name:
Nature
Volume:
654
Issue:
8118
ISSN:
0028-0836
Page Range / eLocation ID:
343 to 348
Format(s):
Medium: X
Sponsoring Org:
National Science Foundation
More Like this
  1. Abstract The Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), the first multi-kton liquid scintillator detector, which is under construction in China, will have a unique potential to perform a real-time measurement of solar neutrinos well below the few MeV threshold typical of Water Cherenkov detectors. JUNO's large target mass and excellent energy resolution are prerequisites for reaching unprecedented levels of precision. In this paper, we provide estimation of the JUNO sensitivity to7Be,pep, and CNO solar neutrinos that can be obtained via a spectral analysis above the 0.45 MeV threshold. This study is performed assuming different scenarios of the liquid scintillator radiopurity, ranging from the most optimistic one corresponding to the radiopurity levels obtained by the Borexino experiment, up to the minimum requirements needed to perform the neutrino mass ordering determination with reactor antineutrinos — the main goal of JUNO. Our study shows that in most scenarios, JUNO will be able to improve the current best measurements on7Be,pep, and CNO solar neutrino fluxes. We also perform a study on the JUNO capability to detect periodical time variations in the solar neutrino flux, such as the day-night modulation induced by neutrino flavor regeneration in Earth, and the modulations induced by temperature changes driven by helioseismic waves. 
    more » « less
  2. Abstract JUNO is a multi-purpose neutrino observatory under construction in the south of China. This publication presents new sensitivity estimates for the measurement of the , , , and oscillation parameters using reactor antineutrinos, which is one of the primary physics goals of the experiment. The sensitivities are obtained using the best knowledge available to date on the location and overburden of the experimental site, the nuclear reactors in the surrounding area and beyond, the detector response uncertainties, and the reactor antineutrino spectral shape constraints expected from the TAO satellite detector. It is found that the and oscillation parameters will be determined to 0.5% precision or better in six years of data collection. In the same period, the parameter will be determined to about % precision for each mass ordering hypothesis. The new precision represents approximately an order of magnitude improvement over existing constraints for these three parameters. 
    more » « less
  3. Abstract IceCube is a Cherenkov detector instrumenting over a cubic kilometer of glacial ice deep under the surface of the South Pole. The DeepCore sub-detector lowers the detection energy threshold to a few GeV, enabling the precise measurements of neutrino oscillation parameters with atmospheric neutrinos. The reconstruction of neutrino interactions inside the detector is essential in studying neutrino oscillations. It is particularly challenging to reconstruct sub-100 GeV events with the IceCube detectors due to the relatively sparse detection units and detection medium. Convolutional neural networks (CNNs) are broadly used in physics experiments for both classification and regression purposes. This paper discusses the CNNs developed and employed for the latest IceCube-DeepCore oscillation measurements [1]. These CNNs estimate various properties of the detected neutrinos, such as their energy, direction of arrival, interaction vertex position, flavor-related signature, and are also used for background classification. 
    more » « less
  4. null (Ed.)
    Abstract The sensitivity of the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) to neutrino oscillation is determined, based on a full simulation, reconstruction, and event selection of the far detector and a full simulation and parameterized analysis of the near detector. Detailed uncertainties due to the flux prediction, neutrino interaction model, and detector effects are included. DUNE will resolve the neutrino mass ordering to a precision of 5 $$\sigma $$ σ , for all $$\delta _{\mathrm{CP}}$$ δ CP values, after 2 years of running with the nominal detector design and beam configuration. It has the potential to observe charge-parity violation in the neutrino sector to a precision of 3 $$\sigma $$ σ (5 $$\sigma $$ σ ) after an exposure of 5 (10) years, for 50% of all $$\delta _{\mathrm{CP}}$$ δ CP values. It will also make precise measurements of other parameters governing long-baseline neutrino oscillation, and after an exposure of 15 years will achieve a similar sensitivity to $$\sin ^{2} 2\theta _{13}$$ sin 2 2 θ 13 to current reactor experiments. 
    more » « less
  5. Baracchini, Elisabetta (Ed.)
    The Scintillating Bubble Chamber (SBC) collaboration is developing liquid-noble bubble chambers for the detection of sub-keV nuclear recoils. These detectors benefit from the electron recoil rejection inherent in moderately-superheated bubble chambers with the addition of energy reconstruction provided from the scintillation signal. The ability to measure low-energy nuclear recoils allows the search for GeV-scale dark matter and the measurement of coherent elastic neutrino-nucleus scattering on argon from MeV-scale reactor antineutrinos. The first physics-scale detector, SBC-LAr10, is in the commissioning phase at Fermilab, where extensive engineering and calibration studies will be performed. In parallel, a functionally identical low-background version, SBC-SNOLAB, is being built for a dark matter search underground at SNOLAB. SBC-SNOLAB, with a 10 kg-yr exposure, will have sensitivity to a dark matter–nucleon cross section of 2×10−42 cm2 at 1 GeV/c2 dark matter mass, and future detectors could reach the boundary of the argon neutrino fog with a tonne-yr exposure. In addition, the deployment of an SBC detector at a nuclear reactor could enable neutrino physics investigations including measurements of the weak mixing angle and searches for sterile neutrinos, the neutrino magnetic moment, and the light Z’ gauge boson. 
    more » « less