我国自主深海探测工程迈入关键阶段 "海铃计划"将填补全球中微子观测空白

宇宙中微子因其不带电、质量近乎为零的特性,能够穿越致密天体环境而不被星际磁场偏转,被誉为宇宙的"幽灵信使"。

然而,正是这种"幽灵"般的特性使其极难被捕捉,成为天文学家长期以来的观测难题。

传统的电磁辐射观测手段在极端致密天体环境中受限,高能光子易被吸收而无法逃逸,这导致人类对宇宙起源、恒星演化等关键问题的认识陷入瓶颈。

中微子观测则提供了突破这一瓶颈的新途径,它能携带宇宙大爆炸、恒星演化等关键信息,为破解宇宙极端事件的神秘面纱提供重要线索。

目前,全球最大的中微子望远镜是位于南极冰层下的"冰立方"。

然而,南极冰川尘埃众多、对光子的散射强烈,这直接限制了观测精度。

要进一步探索极端宇宙中的未知领域,需要更灵敏的探测器、更大的监测体积,以获取更高数量级的中微子统计样本。

正是基于这一科学需求,上海交通大学李政道研究所青年科学家徐东莲在2015年提出了在中国南海建设中微子望远镜的大胆设想。

徐东莲的创新思路在于充分利用深海水体的优势。

相比南极冰川,深海水体的散射效应更小,这使得在南海建设中微子望远镜的探测指向精度有望实现数量级提升。

更为重要的是,南海地处赤道附近,观测视野更加广阔。

建成后的"海铃"将成为国际上首个兼具低纬度覆盖、全灵敏度巡天能力的中微子望远镜,填补全球中微子探测网络在赤道区域的空缺,这对完善全球多信使天文观测网络具有重要意义。

2021年,在上海市、上海交通大学等多家单位的支持下,徐东莲牵头组建了海铃合作组。

同年9月,她率队赴西沙完成3500米深海原位勘测,选中理想台址,为望远镜建设奠定了坚实基础。

随着项目推进,海铃合作组已发展成为囊括国内外众多科研院所与专家学者、具有跨学科特色的大型国际合作团队。

当前,"海铃计划"已进入冲刺阶段。

2025年3月,团队在海铃盆地完成了望远镜样机的回收,同步获取了海水放射性本底、大气缪子信号等多项长时标监测数据,核心探测单元hDOM也已完成研发与集成。

2026年是项目的关键之年,"海铃一期"将从关键技术攻关全面迈向工程化实施与规模化验证的新阶段,争取完成10根望远镜串列,建成覆盖约1立方公里的小型中微子望远镜,正式开始寻踪宇宙中微子。

"海铃计划"涉及海洋工程、粒子物理、化学等多学科的深度交叉融合,从各子系统的研发、不同学科领域的技术衔接,到工程落地的细节统筹,每一步都存在不小的挑战。

为确保项目顺利推进,自去年5月起,海铃合作组指挥协调会已实现每月一次的常态化推进机制,不久前刚召开了第10次指挥调度会暨第28次交叉工程推进会。

这种高频推进的背后,是对每个环节层层攻坚的执着追求。

"海铃"建成后,将填补我国多信使天文观测网的关键空白。

目前,我国在低能中微子(JUNO)、γ射线(LHAASO)、射电(FAST)、引力波(天琴/太极)等领域都已拥有先进的探测设备及规划。

"海铃"的加入将使这一观测网络更加完整,推动粒子物理、天体物理、海洋工程等领域的交叉研究,为人类认识宇宙提供新的视角和工具。

从实验室到深海,从设想到工程,“海铃计划”的推进体现了基础研究与工程能力的相互成就。

深海“听见”中微子,并不只是追逐一项尖端技术,更是在回答一个更大的问题:面向未知,我们能否用持续投入、系统组织与开放合作,把科学好奇心转化为可长期运行的国家能力。

随着工程化阶段全面展开,这一“幽灵信使”的捕捉之旅,也将检验我国在大科学装置建设、跨学科协同与国际合作中的综合实力与耐心。