“海鈴計劃”：監(jiān)測水體超過100萬個北京“水立方”

宇宙的起源、宇宙中更遙遠處發(fā)生著什么，這些信息在宇宙的基本單元之一中微子里都可以尋找到線索。上海交通大學牽頭的“海鈴計劃”正是通過對中微子的研究來研究高能物理世界的重大項目，希望能在2030年左右建成首個中國主導的深海中微子望遠鏡。日前，這一計劃取得重要進展，“海鈴計劃”探路者項目團隊已完成各項預定海試任務并安全抵滬，為“海鈴計劃”后續(xù)推進奠定堅實基礎。

按計劃，“海鈴計劃”完成后，監(jiān)測水體超過100萬個北京“水立方”、1000個西湖。這一深海望遠鏡項目在南海隨著地球自轉可以監(jiān)測到更廣闊的天區(qū)，為多信使的天文學研究增加新的支持。在中微子研究進展之后，還能進一步對地球內(nèi)部進行斷層掃描，了解地球內(nèi)部的奧秘。

本航次由上海交通大學李政道學者徐東蓮擔任首席科學家，海洋工程學者田新亮擔任領隊。這個平均年齡只有25歲的團隊集中了上海交通大學、北京大學、清華大學、中國科學技術大學、自然資源部第二海洋研究所等機構的30多位科研人員、技術人員。

“海鈴計劃”完成后將完備我國的多信使天文網(wǎng)，推動粒子物理、天體物理、地球物理、海洋地理、海洋生物等前沿交叉研究。

中微子是構成宇宙的基本單元之一，也是宇宙中數(shù)量最多的粒子，幾乎每時每刻都在產(chǎn)生。它不帶電、且與物質相互作用極弱，極難被捕捉，但它穿透力極強，可輕松逃逸極端、致密的天體環(huán)境。

宇宙大爆炸、超新星爆發(fā)、雙中子星并合、黑洞爆發(fā)等極端的天體物理過程中都會產(chǎn)生中微子;如果暗物質是基本粒子，也可能通過相互湮滅或自發(fā)衰變產(chǎn)生中微子。中微子由于其幽靈般的特性，攜帶劇烈的物理過程信息，是研究極端宇宙的理想信使，一旦被探測到，就能追根溯源，一錘定音地解答宇宙射線起源的百年謎題。

此前，中國的廣東江門核電站就設有中微子觀測設備。目前國際上最知名的中微子望遠鏡“冰立方”(IceCube)就選擇將探測器陣列建在2500米深的南極冰層中。地中海、俄羅斯貝加爾湖區(qū)域均有相關項目在策劃中。其中，2010年建成的“冰立方”至今已超過100次“捕捉”到中微子，但數(shù)量仍不足以解釋宇宙天體演變的規(guī)律。而且，設在南極的“冰立方”監(jiān)控的是來自北天區(qū)穿透地球的中微子，觀測的范圍有限。

若要有效尋找高能中微子的天體源，仍需提升下一代中微子望遠鏡的探測靈敏度。當下，歐美都在積極籌建性能大大優(yōu)化的二代中微子望遠鏡，預期在2030年前后建成，屆時中微子天文學領域或實現(xiàn)重大突破。

自2018年11月以來，經(jīng)縝密論證及相關儀器、裝備的研制,作為“海鈴計劃”前期預研論證項目， “海鈴探路者”海試團隊已于近日成功在預定海域布放數(shù)套自研的實驗儀器,不僅原位采集到3500米海深的、超過1TB的珍貴數(shù)據(jù)，還針對全水深海水相關性質進行掃描、檢測。經(jīng)初步分析，驗證了預選海域作為中微子望遠鏡候選臺址的可行性。(記者姜澎)

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