上海交通大學(xué)(以下簡稱“上海交大”)李政道研究所“海鈴團(tuán)隊”完成了中國首個深海中微子望遠(yuǎn)鏡的概念設(shè)計，前不久相關(guān)論文發(fā)表于《自然·天文》雜志。李政道學(xué)者徐東蓮是該論文的通訊作者，共同第一作者為上海交大李政道研究所的博士后葉子平、博士生田瑋，以及北京大學(xué)天文系博士生胡帆。

　　這篇論文揭示了中微子望遠(yuǎn)鏡“海鈴計劃”的建設(shè)藍(lán)圖。這臺望遠(yuǎn)鏡預(yù)選臺址位于南海北部的一個深約3.5公里的深海平原，海床平整，海底數(shù)百米高度范圍內(nèi)流速平緩。深海海水測量的放射性與普通海水的公開數(shù)據(jù)一致。中微子望遠(yuǎn)鏡利用整個地球作為屏蔽體，接收從地球?qū)γ娲┩付鴣淼闹形⒆印?/p>

　　由于位于赤道附近，“海鈴”可以通過地球的自轉(zhuǎn)探測360度全天域的中微子，與南極冰立方以及北半球的其他中微子望遠(yuǎn)鏡形成了互補。

　　項目組利用上海交大“思源一號”科學(xué)計算平臺進(jìn)行模擬計算，正式提出南海中微子望遠(yuǎn)鏡“海鈴計劃”(英文簡稱TRIDENT)的概念設(shè)計。探測器陣列由1200根垂直線纜組成，每根線纜長約700米，間距70米-100米，像海藻一樣垂直錨定于海床上，并搭載約20個高分辨率光學(xué)探測球艙?！昂ｂ彙标嚵兄睆郊s4公里，總占地面積約為12平方公里，可監(jiān)測高能中微子反應(yīng)的海水體積約7.5立方公里，設(shè)計壽命為20年。

　　“海鈴計劃”由上海交大李政道研究所牽頭發(fā)起，旨在探索建設(shè)中國首個深海中微子望遠(yuǎn)鏡，由中國科學(xué)院院士景益鵬擔(dān)任項目負(fù)責(zé)人，徐東蓮擔(dān)任首席科學(xué)家。項目通過捕捉高能天體中微子探索極端宇宙，為我國填補該領(lǐng)域的空白。

　　中微子是宇宙中數(shù)量最多的次原子粒子之一(注：光子最豐富，中微子次之)，每秒鐘就有數(shù)百萬億個太陽中微子穿透我們的身體。中微子不帶電，主要通過弱相互作用與物質(zhì)反應(yīng)，猶如幽靈一般在宇宙中穿行，極難被捕獲。目前已知的中微子有3種類型，電子中微子、繆子中微子和陶子中微子，它們在時空傳播過程中由于量子效應(yīng)可相互轉(zhuǎn)換，這就是著名的中微子振蕩現(xiàn)象。

　　中微子在1930年首次被理論預(yù)言，但直到1956年才被實驗觀測到?？茖W(xué)家們對其性質(zhì)的研究已多次刷新我們對基本物理規(guī)律的認(rèn)知，并4次獲得諾貝爾獎。但中微子仍有許多未解之謎，如中微子的絕對質(zhì)量為多少、它們是否為自身的反粒子等。對中微子更深入的探究，或再次顛覆人們對基本物理規(guī)律的認(rèn)知。

　　據(jù)悉，目前世界最大、最靈敏的中微子望遠(yuǎn)鏡冰立方選擇將探測器陣列建在2500米深的南極冰層中。該望遠(yuǎn)鏡于2010年建成，2013年便首次探測到一個來自地外的彌散高能中微子流；2017年首次發(fā)現(xiàn)對應(yīng)已知的天體源證據(jù)，叩開了高能中微子天文學(xué)的大門。

　　當(dāng)下，世界主要發(fā)達(dá)國家都在積極地籌建性能大大優(yōu)化的二代中微子望遠(yuǎn)鏡，在提升探測靈敏度的同時更精確地定位中微子源。二代望遠(yuǎn)鏡的建成，有望催生中微子天文學(xué)和基礎(chǔ)物理學(xué)的新突破。

　　2020年8月15日，徐東蓮代表“海鈴計劃”團(tuán)隊，在全國高能物理發(fā)展戰(zhàn)略研討會(青島)上正式提出了南海中微子望遠(yuǎn)鏡“海鈴計劃”的建設(shè)規(guī)劃和行動計劃?！昂ｂ徲媱潯睂⒎植綄嵤浣K極大陣列將包括約1200根望遠(yuǎn)鏡串列，超越升級后的冰立方，預(yù)期在2030年前后成為國際上最先進(jìn)的中微子望遠(yuǎn)鏡。

　　上海交大于2021年6月成立了“海鈴合作組”，依托上海交大物理學(xué)、天文學(xué)、海洋工程、海洋科學(xué)、材料科學(xué)、電氣工程等多學(xué)科優(yōu)勢交叉合作，同時與北京大學(xué)、清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、自然資源部第二海洋研究所等科研院校的相關(guān)學(xué)科合作，至今項目組已發(fā)展到10余家合作單位，近百名成員，推進(jìn)科學(xué)、工程、技術(shù)等方面的協(xié)同攻堅。

　　中青報·中青網(wǎng)記者 王燁捷 來源：中國青年報