近日，“海鈴計劃”探路者項目團(tuán)隊完成各項預(yù)定海試任務(wù)并安全抵滬。本航次由上海交通大學(xué)李政道學(xué)者徐東蓮擔(dān)任首席科學(xué)家，海洋工程學(xué)者田新亮擔(dān)任領(lǐng)隊，共有來自上海交通大學(xué)、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機(jī)構(gòu)的30余位科研人員與技術(shù)人員共同參與。本次科考為“海鈴計劃”的后續(xù)推進(jìn)奠定了堅實基礎(chǔ)。
“海鈴計劃”由上海交通大學(xué)李政道研究所牽頭開展，中國科學(xué)院院士景益鵬擔(dān)任項目組組長。該計劃旨在探索建設(shè)中國首個深海中微子望遠(yuǎn)鏡，通過捕捉高能天體中微子來探索極端宇宙，構(gòu)建我國完備的多信使天文網(wǎng)，推動粒子物理、天體物理、地球物理、海洋地理、海洋生物等前沿交叉研究，具備孕育多項原創(chuàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的重大潛力。
中微子是構(gòu)成宇宙的基本單元之一，它穿透力極強(qiáng)，可輕松逃逸極端、致密的天體環(huán)境，并攜帶其中劇烈的物理過程信息，是研究極端宇宙的理想信使。但中微子不帶電且與物質(zhì)相互作用極弱，如幽靈一般，極難被捕捉。
國際上最知名的中微子望遠(yuǎn)鏡冰立方于2010年建成，目前是世界最大的中微子探測器，它于2013年首次探測到一個來自地外的彌散高能中微子流，叩開了高能中微子天文學(xué)的大門。然而，這個中微子流既沒有集聚跡象，也沒有指明任何已知的天體源，說明地球附近的宇宙中并不存在強(qiáng)烈輻射高能中微子的天體源。因此，若要有效地尋找高能中微子天體源，仍需提升下一代中微子望遠(yuǎn)鏡的探測靈敏度。
徐東蓮曾在冰立方合作組中學(xué)習(xí)、工作多年，是近年來活躍在中微子天文學(xué)領(lǐng)域的青年學(xué)者。2020年8月徐東蓮代表“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)上作大會邀請報告，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。
自2018年11月以來，經(jīng)過縝密論證及相關(guān)儀器、裝備的研制，作為“海鈴計劃”前期預(yù)研論證項目，“海鈴探路者”海試團(tuán)隊于近日成功在預(yù)定海域布放數(shù)套自研實驗儀器，不僅原位采集到3500米海深超過1TB的珍貴數(shù)據(jù)，還針對全水深海水相關(guān)性質(zhì)進(jìn)行了掃描、檢測。
經(jīng)初步分析，團(tuán)隊驗證了預(yù)選海域作為中微子望遠(yuǎn)鏡候選臺址的可行性，并成功布放了一套可長期監(jiān)測海底流場、生物活動、沉積物及檢驗望遠(yuǎn)鏡元器件的潛標(biāo)，為后續(xù)望遠(yuǎn)鏡陣列的設(shè)計和長期運(yùn)維提供依據(jù)。
徐東蓮告訴《中國科學(xué)報》，將中微子望遠(yuǎn)鏡建在深海，有兩個主要原因，一是深海環(huán)境有利于屏蔽大氣宇宙射線噪聲;二是深海海水具有漆黑、干凈、寧靜、通光性好的特性，望遠(yuǎn)鏡陣列所監(jiān)控的原位海水本身就是中微子的反應(yīng)介質(zhì)，也是中微子望遠(yuǎn)鏡的組成部分。
“隨著地球自轉(zhuǎn)，‘海鈴’能真正實現(xiàn)全靈敏度巡天。”徐東蓮說。(黃辛)
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