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中國(guó)首個(gè)深海中微子望遠(yuǎn)鏡“海鈴計(jì)劃”迎來新進(jìn)展——由上海交大牽頭的“海鈴探路者”項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)完成首次海試任務(wù),，測(cè)量驗(yàn)證了候選海域作為中微子望遠(yuǎn)鏡臺(tái)址的可行性，完成海鈴中微子望遠(yuǎn)鏡的概念設(shè)計(jì),，相關(guān)論文發(fā)表于《自然·天文》雜志,。在南海北部的一片深約3.5公里深海平原，將垂懸起一大片“海鈴”,，它們?nèi)缤Ｔ灏闵L(zhǎng)于海底,，被海水輕撫，將在寂靜海底靜聽寰宇,，為人類解開宇宙未解之謎提供關(guān)鍵線索,。這不是科幻故事，而是已經(jīng)到來的多信使天文學(xué)時(shí)代中國(guó)科學(xué)家引領(lǐng)的可見計(jì)劃,。每秒鐘有數(shù)百萬億個(gè)太陽(yáng)中微子穿透我們的身體,，它不帶電，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,。中國(guó)科學(xué)院院士、海鈴計(jì)劃負(fù)責(zé)人景益鵬介紹,，中微子可以輕松逃逸致密宇宙和天體環(huán)境而不改變方向,，成為研究極端宇宙的理想信使，是了解宇宙大爆炸,、黑洞爆發(fā)機(jī)制,，解答宇宙射線起源等百年謎題的密鑰。有關(guān)中微子的研究已多次刷新對(duì)基本物理規(guī)律的認(rèn)知,，四次榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。目前,，國(guó)際世界最大,、最靈敏的中微子望遠(yuǎn)鏡冰立方（IceCube）于2010年建成,，將探測(cè)器陣列建在2500米深的南極冰層中，因發(fā)現(xiàn)銀河系外高能中微子開啟了河外中微子天文學(xué)新時(shí)代,；此外,，在地中海和貝加爾湖均有部分深水中微子望遠(yuǎn)鏡陣列正在運(yùn)行?！爱?dāng)下,，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極籌建性能優(yōu)化的二代中微子望遠(yuǎn)鏡，提升探測(cè)靈敏度的同時(shí)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?！焙ｂ徲?jì)劃首席科學(xué)家,、李政道學(xué)者徐東蓮說。“盡管中微子探測(cè)很難,，但這一新興學(xué)科具有不可估量的科學(xué)潛力,，過去十年許多國(guó)家都在建設(shè)中微子望遠(yuǎn)鏡?！本耙纟i院士認(rèn)為,，海鈴的總體性能高于目前運(yùn)行和升級(jí)中的中微子望遠(yuǎn)鏡，將能探測(cè)更多高能天體中微子,，確切解答宇宙射線起源之謎,；提升約10倍的指向精度，更精確地助力多信使預(yù)警,；高靈敏度地觀測(cè)更廣闊的天區(qū),，發(fā)現(xiàn)新的中微子源。由上海交通大學(xué)李政道研究所發(fā)起并牽頭的“海鈴計(jì)劃”旨在探索建設(shè)中國(guó)首個(gè)深海中微子望遠(yuǎn)鏡,，由中國(guó)科學(xué)院院士景益鵬擔(dān)任項(xiàng)目負(fù)責(zé)人,，將與已布局的多波段望遠(yuǎn)鏡和低能中微子觀測(cè)站一同促進(jìn)和完善我國(guó)多信使天文觀測(cè)網(wǎng)。與極地,、湖泊相比,，在深海建造中微子望遠(yuǎn)鏡更難。2021年,，來自上海交通大學(xué),、北京大學(xué)、清華大學(xué),、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),、自然資源部第二海洋研究所、向陽(yáng)紅03號(hào)科考船等機(jī)構(gòu)的近80位科研人員與技術(shù)人員開啟征程，合作研制適用于4000米深海環(huán)境,、攜帶高靈敏感光元件的探測(cè)球艙和相應(yīng)的深海布放系統(tǒng),。首批探路者團(tuán)隊(duì)還開展了海試，在我國(guó)南海北部發(fā)現(xiàn)一塊水深大于3500米的深海開闊盆地,，滿足建設(shè)大型望遠(yuǎn)鏡陣列的要求,，將可以利用整個(gè)地球作為屏蔽體，接收從地球?qū)γ娲┩付鴣淼闹形⒆?；清澈海水可更清晰地“錄制”中微子與海水反應(yīng)的蹤跡,。“我們就像向深海發(fā)射火箭一樣，當(dāng)海鈴實(shí)驗(yàn)艙到達(dá)深海,，成功運(yùn)行,，我們收集到有效的回傳信號(hào)的時(shí)候，大家都很激動(dòng),，”徐東蓮興奮地分享道：“預(yù)選天文臺(tái)臺(tái)址位于赤道附近,，可以通過地球自轉(zhuǎn)探測(cè)360度全天域中微子，與南極冰立方以及北半球其他中微子望遠(yuǎn)鏡互補(bǔ),?！?/span>“探測(cè)儀器精密，如何將密集陣列安全精準(zhǔn)地安裝到海底,？24000個(gè)探測(cè)球艙和1400個(gè)海底接駁盒連接成一張網(wǎng)絡(luò),，故障點(diǎn)眾多，運(yùn)行周期長(zhǎng)達(dá)20年,，故障后設(shè)備可修可換也需要提前考量,。”項(xiàng)目海洋工程與技術(shù)專家,、上海交大船舶與建筑工程學(xué)院教授田新亮介紹,，團(tuán)隊(duì)解決了許多工程難題，在海試中探路者團(tuán)隊(duì)通過部署自研的高靈敏感光元件探測(cè)球艙部分驗(yàn)證了未來海鈴?fù)h(yuǎn)鏡的耐高壓玻璃球艙,、光電探測(cè)器,、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)分析與模擬,、深海潛標(biāo)布放等核心技術(shù),。徐東蓮曾在冰立方國(guó)際合作組中學(xué)習(xí)、工作多年,，在研究中逐步萌發(fā)了在南海海域建設(shè)中微子望遠(yuǎn)鏡的想法,。2018年徐東蓮回國(guó)加入上海交大李政道研究所，依托交大在天文,、粒子物理和海洋工程等方面的研究平臺(tái),，開始進(jìn)一步探索國(guó)內(nèi)建設(shè)中微子望遠(yuǎn)鏡的可行性。2020年8月徐東蓮代表“海鈴計(jì)劃”團(tuán)隊(duì)，在全國(guó)高能物理發(fā)展戰(zhàn)略研討會(huì)（青島）上正式提出了南海中微子望遠(yuǎn)鏡——“海鈴計(jì)劃”的建設(shè)規(guī)劃和行動(dòng)計(jì)劃,。在科技部,、上?？茖W(xué)技術(shù)委員會(huì)和上海交大的支持下,，海鈴一期項(xiàng)目已經(jīng)啟動(dòng)，擬在選定海域建設(shè)10根望遠(yuǎn)鏡串列,，并通過長(zhǎng)距離海纜連接南海某島基地,，預(yù)計(jì)2026年成為世界首個(gè)近赤道的小型中微子望遠(yuǎn)鏡，開展對(duì)銀河系內(nèi)外的天體源搜索,，并完成建設(shè)大陣列的全鏈技術(shù)驗(yàn)證,。此次發(fā)布的藍(lán)圖還揭示了海鈴計(jì)劃的終極大陣列——在直徑約4公里、總占地面積約為12平方公里范圍內(nèi),，將包括約1200根望遠(yuǎn)鏡串列,，每根線纜長(zhǎng)約700 米、間距70-100米,，搭載約20個(gè)高分辨率光學(xué)探測(cè)球艙,；每個(gè)新型混合探測(cè)球艙將艙內(nèi)表面如果蠅復(fù)眼結(jié)構(gòu)布局器件，實(shí)現(xiàn)無死角觀測(cè),。“海鈴”的設(shè)計(jì)壽命為20年,，可監(jiān)測(cè)7.5立方公里體積海水的高能中微子反應(yīng)。根據(jù)計(jì)劃,，該望遠(yuǎn)鏡將于2030年建成,。科學(xué)家樂觀預(yù)計(jì),，海鈴陣列建成后一年內(nèi)就能夠發(fā)現(xiàn)鯨魚座中的棒旋星系的穩(wěn)定中微子源,，并發(fā)現(xiàn)類似于冰立方利用十年的數(shù)據(jù)才初步觀察到的超大質(zhì)量黑洞的中微子爆發(fā)。
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