IT之家 10 月 22 日消息，目前，我國在多波段望遠(yuǎn)鏡、空間引力波和低能中微子觀測(cè)站（JUNO）均已有布局，接下來還將打造我國首個(gè)深海中微子望遠(yuǎn)鏡，完成深空、深地到深海的布局。
上海交通大學(xué)李政道研究所上周正式發(fā)布了“海鈴計(jì)劃”（TRopIcal DEep-sea Neutrino Telescope，TRIDENT）藍(lán)圖。
該項(xiàng)目將在南海 3500 米以下建設(shè)我國首個(gè)深海中微子望遠(yuǎn)鏡，通過捕捉高能（亞 TeV 到 PeV 量級(jí)）天體中微子來探索極端宇宙。該項(xiàng)目由中國科學(xué)院院士景益鵬擔(dān)任負(fù)責(zé)人、李政道學(xué)者徐東蓮擔(dān)任首席科學(xué)家。
中微子又被稱為幽靈粒子或者幽靈信使，這是一種不存在電荷且質(zhì)量幾乎為零的粒子，這意味著它們幾乎不與其他類型的物質(zhì)產(chǎn)生相互作用。
它們可以說無處不在，它們是宇宙中豐富度僅次于光子的亞原子粒子。IT之家查詢發(fā)現(xiàn)，實(shí)際上每秒都會(huì)有數(shù)百萬億個(gè)太陽中微子穿透我們的身體，但它們極難被發(fā)現(xiàn)且極難被捕獲。
中微子于 1930 年首次被理論預(yù)言，但直到 1956 年才被實(shí)驗(yàn)觀測(cè)到。目前已知的中微子有三種類型，電子中微子、繆子中微子和陶子中微子，它們?cè)跁r(shí)空傳播過程中由于量子效應(yīng)可相互轉(zhuǎn)換，這就是著名的中微子振蕩現(xiàn)象。科學(xué)家對(duì)中微子性質(zhì)的研究已多次刷新我們對(duì)基本物理規(guī)律的認(rèn)知，并四獲諾貝爾獎(jiǎng)。
值得一提的是，中微子天文學(xué)正處于重大突破的門檻上。這也正是我國在中微子天文學(xué)這一新興領(lǐng)域迎頭趕上甚至超越國際前沿的科學(xué)時(shí)機(jī)。
目前世界最大、最靈敏的中微子望遠(yuǎn)鏡冰立方（IceCube）建在 2500 米深的南極冰層中。2010 年剛剛建成，就于 2013 年首次探測(cè)到一個(gè)來自地外的彌散高能中微子流；2017 年首次發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)已知的天體源證據(jù)，叩開了高能中微子天文學(xué)的大門。2015 年，LIGO 實(shí)驗(yàn)首次通過引力波“聽”到了兩個(gè)黑洞合并的壯觀場(chǎng)景。這兩大發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著結(jié)合光子、引力波和中微子攜帶信息揭開宇宙奧秘的新時(shí)代的來臨：多信使天文學(xué)時(shí)代。
據(jù)官方介紹，該項(xiàng)目于 2020 年 8 月正式提出，其后在僅一年的有限時(shí)間內(nèi)研制出了適用于 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)。
“海鈴”一期項(xiàng)目已于 2022 年底啟動(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)于 2026 年建成世界首個(gè)近赤道的小型中微子望遠(yuǎn)鏡，2030 年前后“海鈴”望遠(yuǎn)鏡有望成為國際上最先進(jìn)的中微子望遠(yuǎn)鏡。
值得一提的是，海鈴團(tuán)隊(duì)已完成首次海試任務(wù)，測(cè)量驗(yàn)證了南海一處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)論文已發(fā)表在《自然?天文》上。
他們創(chuàng)新提出了新型混合探測(cè)球艙概念設(shè)計(jì)，將艙內(nèi)表面緊密覆蓋上多個(gè)能探測(cè)到單光子的光電倍增管（PMT），以此形成類似于果蠅的復(fù)眼結(jié)構(gòu)，同時(shí)巧妙地利用 PMT 之間的空隙安裝超快時(shí)間響應(yīng)的硅光電倍增管，以便能實(shí)現(xiàn)無死角地觀測(cè)不同方向的中微子。
徐東蓮介紹稱，“海鈴”望遠(yuǎn)鏡將以整個(gè)地球?yàn)槠帘误w，接收從地球?qū)γ娲┩付鴣淼闹形⒆?，“因位于赤道附近，‘海鈴’望遠(yuǎn)鏡可通過地球自轉(zhuǎn)探測(cè) 360 度全天域中微子，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同方向中微子的無死角觀測(cè)，與南極‘冰立方’以及北半球其他中微子望遠(yuǎn)鏡形成互補(bǔ)。”
按照規(guī)劃，海鈴中微子望遠(yuǎn)鏡陣列將在 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；海鈴終極大陣列將包括約 1200 根望遠(yuǎn)鏡串列，直徑約 4 公里，總占地面積約為 12 平方公里，超越升級(jí)后的冰立方，預(yù)期在 2030 年前后成為國際上最先進(jìn)的中微子望遠(yuǎn)鏡。
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