|
) ^ L. Y& B0 \, \0 H
“海铃计划”是一个雄心勃勃的项目，它旨在建造一个位于海底3.5公里深处的望远镜，用于观测穿过地球的中微子。这些中微子来自遥远的星系，可能是数十亿年前产生的。该望远镜由阵列成潘路斯（Penrose）密铺几何的线缆组成，共有约1200条垂直线缆，每条线缆上约有20个光学模块。这些线缆位于海洋下方约3500米深处，监测体积为4x4x0.5立方公里。中微子是一种特殊的粒子，它具有穿透力强的特点，在宇宙中传播时不会受到磁场的影响。 * T9 g0 z8 N2 K. `( I" Q+ t
4 u+ B% l! U1 u1 Z& d- o- c! S
因此，中微子天文学可以帮助我们研究极端天体现象，揭开宇宙起源与演化的奥秘。中微子天文学的重要性可以类比于1609年伽利略发明的望远镜对天文学的推动作用。目前，世界各国都在积极建设更先进的中微子望远镜，以提升探测灵敏度并更精确地定位中微子源。中微子天文学正处于一个重大突破的关键时刻。“海铃计划”团队成功完成了首次海试任务，这标志着中国中微子望远镜项目的建设取得了进展。该望远镜利用整个地球作为屏蔽体，能够接收从地球对面穿透而来的中微子。 ! \2 \! H% }$ ^2 J+ F
: D: a7 i% ]. g5 N, D
预选海址处低纬度近赤道地带，随着地球的自转，可360度巡天，与南极冰立方以及北半球的其他中微子望远镜形成了互补。据悉，海铃探路者出海人员合影。在此前仅一年极有限的研发时间窗里，上海交大李政道研究所、物理天文学院、船建学院的团队合作研制了适用于4000米深海环境、携带高灵敏感光元件的探测球舱和相应的深海布放系统。
4 C9 F1 i6 T: Y9 Z5 A- P 
6 \1 f. G( Q* `1 o/ y- e
合作单位中，中国科技大学团队完成了光电管测试、后端电子学研制，清华大学团队完成了高精度时钟同步系统，自然资源部第二、第三海洋研究所团队主导了包括流速剖面、温度、盐度等深海水文数据的采集和分析。预选台址拥有建设中微子望远镜的良好深海环境，位于南海北部的一个深约3.5公里的深海平原，海床平整、海底数百米高度范围内流速非常平缓。据预计，中微子望远镜建成后一年内，能够发现棒旋星系NGC1068的稳定中微子源。
, y& O. ~+ ?; w% { K" u) x9 B5 N 
c& v8 J K9 ]9 m9 A0 j, @
据徐东莲介绍，探路者团队在预选的海水中，通过高灵敏度的光学元件探测球舱，成功实现了两套独立的光学测量系统，测量结果显示平均吸收和散射长度分别为约27米和63米，远高于普通自来水的衰减长度。这种清澈的海水有利于记录中微子与海水反应的轨迹，更方便重建中微子的种类、来源方向和携带的能量。 4 s9 H/ i) J' @3 B
( d9 D% \! ?4 X/ L8 e* N* W) w/ m
基于这些结果，项目组提出了南海中微子望远镜“海铃计划”的概念设计，该计划拥有1200根垂直线缆和20个高分辨率光学探测球舱，阵列直径约4公里，可监测高能中微子反应的海水体积约7.5立方公里，设计寿命为20年。此外，海铃团队还提出了新型混合探测球舱的概念设计，将能探测到单光子的光电倍增管和超快时间响应的硅光电倍增管巧妙地结合起来，进一步增强中微子探测性能。
% I% _% c' H/ }! Q 
4 `2 {$ O( [1 B* f9 e
预计建成后，海铃阵列将能够发现一些中微子源，如棒旋星系NGC1068的稳定中微子源和类似于TXS0506+056耀星体的中微子爆发。然而，海铃计划也将面临一些具体挑战，如如何安全精准地安装密集阵列到海底、如何应对海底灾害和如何运行和维护望远镜阵列等等。田新亮表示，“海铃计划”是一项在3.5公里深的海底种植水稻的前沿科学探索，也是深海技术的实践。这个计划的实施将有助于提高我国在深海工程装备和技术方面的水平。
8 c( P; ~, V! f5 ?! A# \+ G9 o( z* M
) ?/ e; L; i1 R1 f) }" L
; Z; z: i, I w0 U: j; B6 c
& i3 y; g1 H ]+ _( Z, G+ t, P | 
