图 PandaX-4T采集的数据在能量和信号宽度的两维分布，粉红色为拟合的太阳硼-8中微子信号
在尊龙凯时项目（批准号：12090060、12325505）等资助下，上海交通大学刘江来、周宁教授牵头的PandaX合作组在暗物质探测领域取得进展，首次观测到太阳中微子和原子核相干弹性散射的迹象，研究成果以“基于PandaX-4T的中微子-原子核相干弹性散射首次探测太阳硼-8中微子（First indication of solar 8B neutrinos through coherent elastic neutrino-nucleus scattering in PandaX-4T）”为题，于2024年11月7日发表于《物理评论快报》（Physical Review Letters）期刊，并被选为“编辑推荐”。论文链接：http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.191001。
中微子与原子核中所有核子发生相干的中性流弱相互作用在1974年被提出来，其反应截面呈中子数平方倍增强，此种反应被称为中微子-原子核相干弹性散射（Coherent Elastic Neutrino-Nucleus Scattering，或CE𝜈NS）。CE𝜈NS造成的原子核反冲能量在keV量级，需要极低能量阈值和本底水平的探测器才能测量，而这样的探测器正适合探测理论预言中的冷暗物质粒子与原子核发生的散射。随着暗物质探测灵敏度不断被刷新，能够观测到太阳以及大气中微子产生的CE𝜈NS事例，用于开展各类中微子探测研究。
合作组利用位于锦屏地下实验室的我国自主研发的新一代PandaX-4T四吨级液氙探测器，分析收集的总曝光量259天的数据，针对太阳硼-8中微子CE𝜈NS信号需求，优化数据选择条件，成功将核反冲能量探测阈值降低大约一个数量级至0.33 keV。低阈值数据中包含大量非物理信号本底，分析团队精确构建本底的可靠模型，并采用机器学习、多维度拟合等算法，大幅度提升了信噪比，有效控制了信号响应模型的误差。最终获得符合太阳硼-8中微子CE𝜈NS的信号，中微子流强为（8.4±3.1）×106 cm-2s-1，与标准太阳模型预期相符（图）。
该研究国际上首次观测到太阳中微子和原子核相干弹性散射的迹象，为研究中微子相互作用规律提供了一种新方式。未来液氙探测器将实现对超新星等各类天体中微子的有效探测，开辟粒子物理和天体物理研究的新途径。