新春走基層 | 準(zhǔn)備就緒！到中國深海捕捉宇宙“幽靈信使”

對上海交通大學(xué)李政道研究所的青年科學(xué)家徐東蓮來說，這個(gè)春節(jié)很不尋常。2026年是“海鈴計(jì)劃”（TRIDENT）的關(guān)鍵一年：“海鈴一期”將從關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，全面邁向工程化實(shí)施與規(guī)?；?yàn)證的新階段，爭取完成10根望遠(yuǎn)鏡串列，建成覆蓋約1立方公里的小型中微子望遠(yuǎn)鏡，正式開始尋蹤被稱為“幽靈信使”的宇宙中微子。

徐東蓮是“海鈴計(jì)劃”的首席科學(xué)家。這一科學(xué)項(xiàng)目，正是源于她多年前提出的大膽設(shè)想：在中國西沙海域建設(shè)一座深海中微子望遠(yuǎn)鏡。2021年，在上海市、上海交通大學(xué)等多家單位支持下，她牽頭組建了海鈴合作組。同年9月，徐東蓮率隊(duì)赴西沙完成3500米深海原位勘測，選中理想臺址，為海鈴?fù)h(yuǎn)鏡的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

右一為徐東蓮，正和課題組成員共同測試設(shè)備

隨著項(xiàng)目推進(jìn)，如今海鈴合作組已發(fā)展成一個(gè)囊括國內(nèi)外眾多科研院所與專家學(xué)者，并具有跨學(xué)科特色的大型國際合作團(tuán)隊(duì)。

“從7年前開始探路，到自研、自制設(shè)備，現(xiàn)在，‘海鈴一期’的推進(jìn)已經(jīng)可以以天計(jì)算了，每一天都至關(guān)重要。目前，部分核心裝備正在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行長周期的質(zhì)量自控測試，團(tuán)隊(duì)成員春節(jié)期間也隨時(shí)待命?！毙鞏|蓮說。

破解宇宙射線起源的未解之謎

人類探索宇宙的傳統(tǒng)手段主要依賴電磁輻射觀測，但在極端致密的天體環(huán)境中，高能光子易被吸收而無法逃逸，導(dǎo)致天文探索陷入瓶頸。但中微子則不同，它能攜帶宇宙大爆炸、恒星演化等關(guān)鍵信息從致密天體環(huán)境中逃逸，而且，在穿越天文尺度距離時(shí)也不會被星際磁場偏轉(zhuǎn)。這是因?yàn)?，中微子不帶電且質(zhì)量近乎為零，與物質(zhì)的相互作用極弱。正因如此，中微子被稱作宇宙的“幽靈信使”。

深海中微子望遠(yuǎn)鏡示意圖

“中微子觀測是破解宇宙起源之謎、探索極端天體物理過程的關(guān)鍵手段?！ｂ徲?jì)劃’通過提升對高能天體中微子的探測能力和觀測精度，幫助我們揭開宇宙極端事件的神秘面紗，深入理解其起源與演化規(guī)律?！毙鞏|蓮告訴記者。

目前，全世界最大的中微子望遠(yuǎn)鏡是位于南極冰層下的“冰立方”（IceCube）。然而，南極冰川塵埃多、對光子的散射強(qiáng)，觀測精度受到限制。此外，想要進(jìn)一步探索極端宇宙中的未知，就需要更靈敏的探測器、更大的監(jiān)測體積，獲取更高數(shù)量級的中微子統(tǒng)計(jì)樣本。正是基于這樣的考慮，2015年，還在“冰立方”工作的徐東蓮就提出了在中國南海建設(shè)中微子望遠(yuǎn)鏡的設(shè)想。

她介紹，因?yàn)樯钏⑸渖?，在南海建設(shè)中微子望遠(yuǎn)鏡，探測指向精度有望實(shí)現(xiàn)數(shù)量級提升。而且，南海地處赤道附近，觀測視野更廣，“海鈴” 將成為國際上首個(gè)兼具低緯度覆蓋、全靈敏度巡天能力的中微子望遠(yuǎn)鏡，填補(bǔ)全球中微子探測網(wǎng)絡(luò)在赤道區(qū)域的空缺。

同時(shí)，目前我國在低能中微子（JUNO）、γ射線（LHAASO）、射電（FAST）、引力波（天琴/太極）等領(lǐng)域都有先進(jìn)的探測設(shè)備及規(guī)劃。“海鈴”建成后，將填補(bǔ)我國多信使天文觀測網(wǎng)的關(guān)鍵空白，推動(dòng)粒子物理、天體物理、海洋工程等交叉研究。

籌備近10年，深海底的“天眼”即將開啟

“2025年3月，我們已在海鈴盆地完成望遠(yuǎn)鏡樣機(jī)的回收，同步獲取了海水放射性本底、大氣繆子信號等多項(xiàng)長時(shí)標(biāo)監(jiān)測數(shù)據(jù)，核心探測單元hDOM也已完成研發(fā)與集成。今年，我們將在目標(biāo)海域開啟‘海鈴一期’的建設(shè)工程?！毙鞏|蓮介紹。就在不久前，海鈴合作組剛召開了第10次指揮調(diào)度會暨第28次交叉工程推進(jìn)會。

自去年5月起，海鈴合作組指揮協(xié)調(diào)會已實(shí)現(xiàn)每月一次的常態(tài)化推進(jìn)。之所以要如此高頻推進(jìn)，是因?yàn)椤昂ｂ徲?jì)劃”涉及海洋工程、粒子物理、化學(xué)等多學(xué)科的深度交叉融合，從各子系統(tǒng)的研發(fā)、不同學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)銜接，到工程落地的細(xì)節(jié)統(tǒng)籌，每一步都存在不小的挑戰(zhàn)，每個(gè)環(huán)節(jié)都要層層攻堅(jiān)。

“從設(shè)備研發(fā)到海底地形勘測，再到望遠(yuǎn)鏡在深海精準(zhǔn)布設(shè)，都要靠我們自己完成。”徐東蓮告訴記者，為了提高觀測精度，海鈴項(xiàng)目組創(chuàng)新研發(fā)了“混合型光電球艙（hDOM）”，可更精準(zhǔn)地定位中微子天體源。在深海工程技術(shù)方面，項(xiàng)目組自主研制了深海精密儀器柔性布放系統(tǒng)——“蜘蛛系統(tǒng)”，保障望遠(yuǎn)鏡陣列在水下安全、精準(zhǔn)布設(shè)。

令人驚喜的是，在“海鈴計(jì)劃”建設(shè)過程中，團(tuán)隊(duì)已收獲多項(xiàng)重要成果，多篇論文在重要期刊發(fā)表，受到國際科學(xué)界高度關(guān)注。

“今年，‘海鈴一期’建設(shè)正緊鑼密鼓籌備，團(tuán)隊(duì)的每一個(gè)人都滿心期待著在中國深海里響起‘宇宙鈴聲’，接收到來自宇宙深處的信號?！毙鞏|蓮說。