中国在南海深处建设中微子望远镜

本文转自：厦门日报

中国在南海深处建设中微子望远镜

可通过地球自转实现对不同方向中微子的无死角观测

2022年底

在科技部、上海市科委和上海交通大学支持下，“海铃”一期项目启动，拟在选定海域建设10根线缆，并通过长距离海缆连接南海某岛基地。

2026年

预计成为世界首个近赤道的小型中微子望远镜，开展对银河系内外的天体源搜索，并完成建设大阵列的全链技术验证。

2030年前后

“海铃计划”的终极大阵列形成，预期超越目前世界最大、最灵敏的中微子望远镜“冰立方”，成为国际最先进的中微子望远镜。

本组文/综合新华社客户端、解放日报、中新网报道

本组图/据解放日报

我国正在南海建设世界首个近赤道的中微子望远镜，被命名为“海铃计划”，并计划在后期大规模建设中达到国际最先进水平。从贝加尔湖到地中海，再到南极冰层深处“冰立方”，加之我国的“海铃计划”，各国纷纷扎进大洋大海大湖，在深水中侦听并捕捉宇宙中的“幽灵信使”——中微子。

“海铃计划”团队在上海交通大学李政道研究所宣布“海铃”中微子望远镜完成概念设计，相关论文日前发表于《自然·天文》杂志。“海铃计划”首席科学家徐东莲为论文通讯作者。

为何要捕捉中微子？

携带大量宇宙奥秘 可通过其知晓天地

作为一种看不见、摸不着的宇宙基本粒子，中微子不带电，质量极其微小，只参与物质间非常微弱的弱相互作用。

在宇宙中产生的中微子可轻松穿过黑洞等各类致密天体环境，而且不改变方向，携带大量天体物理信息，不远“亿万光年”光临地球。人类已知3类中微子，包括电子中微子、缪子中微子和陶子中微子。科学家对其的研究已屡次刷新人类对基本物理规律的认知，并多次获得诺贝尔奖。

在“海铃计划”负责人、中国科学院院士景益鹏看来，通过“幽灵信使”直接回指源头，探索无穷宇宙，不仅可以解开太空中宇宙射线起源的世纪之谜，还能检验时空对称性、寻找量子引力并间接寻找暗物质。

中微子如幽灵般难以捕获，必须在极深处、无人区建立超大体积、超级灵敏的粒子探测器，才能更精确地定位遥远神秘的中微子源。据了解，目前世界最大的中微子望远镜为美国在南极建造的“冰立方”，该设备埋藏在南极冰层以下1.5千米到2.5千米处，由5000多个探测舱组成。其2013年发现银河系外的高能中微子，开启中微子天文学新时代。

探测中微子除了可“上知天文”，还能“下知地理”，因为中微子可以穿越整个地球，利用这些粒子就能为地球做CT，真正透视全球。

“海铃”长啥样？

1200根垂直线缆 串起2.4万个探测球舱

据悉，“海铃”中微子望远镜台址位于我国南海北部深约3.5千米的深海平原。由于位于赤道附近，“海铃”中微子望远镜可以通过地球的自转探测360度全天域的中微子，实现对不同方向中微子的无死角观测。这与南极“冰立方”以及北半球的其他中微子望远镜，形成了完美互补。

该中微子望远镜的探测器阵列由1200根垂直线缆组成，每根线缆长约700米，间距70米至110米，垂直锚定于海床上，并搭载20个高分辨率光学探测球舱，各条线缆共搭载2.4万个探测球舱。“海铃”阵列直径约4千米，总占地面积约为12平方千米，可监测高能中微子反应的海水体积约7.5立方千米，设计寿命为20年。它们如同深海中的一串串铃铛，静待高能中微子的到来。

2021年，由徐东莲担任航次首席科学家的“海铃探路者”项目团队完成首次南海海试，共有来自上海交通大学、北京大学、清华大学、中国科学技术大学、自然资源部第二海洋研究所、向阳红03号科考船等的近80位科研人员与技术人员共同参与。此次任务验证了候选海域作为“海铃”中微子望远镜台址的可行性。