上海交通大學(以下簡稱“上海交大”)李政道研究所“海鈴團隊”完成了中國首個深海中微子望遠鏡的概念設計，前不久相關論文發(fā)表于《自然·天文》雜志。李政道學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，以及北京大學天文系博士生胡帆。

　　這篇論文揭示了中微子望遠鏡“海鈴計劃”的建設藍圖。這臺望遠鏡預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鏡形成了互補。

　　項目組利用上海交大“思源一號”科學計算平臺進行模擬計算，正式提出南海中微子望遠鏡“海鈴計劃”(英文簡稱TRIDENT)的概念設計。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個高分辨率光學探測球艙。“海鈴”陣列直徑約4公里，總占地面積約為12平方公里，可監(jiān)測高能中微子反應的海水體積約7.5立方公里，設計壽命為20年。

　　“海鈴計劃”由上海交大李政道研究所牽頭發(fā)起，旨在探索建設中國首個深海中微子望遠鏡，由中國科學院院士景益鵬擔任項目負責人，徐東蓮擔任首席科學家。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，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年首次被理論預言，但直到1956年才被實驗觀測到。科學家們對其性質(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)律的認知。

　　據(jù)悉，目前世界最大、最靈敏的中微子望遠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)對應已知的天體源證據(jù)，叩開了高能中微子天文學的大門。

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

　　2020年8月15日，徐東蓮代表“海鈴計劃”團隊，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鏡“海鈴計劃”的建設規(guī)劃和行動計劃。“海鈴計劃”將分步實施，其終極大陣列將包括約1200根望遠鏡串列，超越升級后的冰立方，預期在2030年前后成為國際上最先進的中微子望遠鏡。

　　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、天文學、海洋工程、海洋科學、材料科學、電氣工程等多學科優(yōu)勢交叉合作，同時與北京大學、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科研院校的相關學科合作，至今項目組已發(fā)展到10余家合作單位，近百名成員，推進科學、工程、技術等方面的協(xié)同攻堅。

　　中青報·中青網(wǎng)記者 王燁捷 來源：中國青年報