作者:黄辛 来源:中国科学报 发布时间:2021/9/17 18:54:06
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上海交通大学“海铃”首航告捷

 

近日,“海铃计划”探路者项目团队完成各项预定海试任务并安全抵沪。本航次由上海交通大学李政道学者徐东莲担任首席科学家,海洋工程学者田新亮担任领队,共有来自上海交通大学、北京大学、清华大学、中国科学技术大学、自然资源部第二海洋研究所等机构的30余位科研人员与技术人员共同参与。本次科考为“海铃计划”的后续推进奠定了坚实的基础。

“海铃计划”旨在探索建设中国首个深海中微子望远镜,通过捕捉高能天体中微子来探索极端宇宙,构建我国完备的多信使天文网,推动粒子物理、天体物理、地球物理、海洋地理、海洋生物等前沿交叉研究,具备孕育多项原创科学发现的重大潜力。

“海铃计划”由上海交通大学李政道研究所牵头开展,项目组组长为中国科学院院士景益鹏,并邀请在科学与工程各领域中具有丰富经验的两院院士与顶尖科学家担任项目顾问。“海铃计划”中集合了上海交通大学物理、天文、海洋工程、海洋科学、材料、电子信息等学科的前沿研究优势和雄厚的工程能力。

中微子是构成宇宙的基本单元之一,也是宇宙中数量最多的粒子。它不带电且与物质相互作用极弱,如幽灵一般,极难被捕捉。中微子在1930年首次被理论预言,但直到1956年才被实验观测到。它们充满神秘,科学家们对其性质的研究已多次刷新我们对基本物理规律的认知,并获得过四次诺贝尔奖的青睐。

宇宙中产生中微子的源头有很多,如宇宙大爆炸、超新星爆发、双中子星并合、黑洞爆发等极端的天体物理过程;如果暗物质是基本粒子,也可能通过相互湮灭或自发衰变产生中微子。由于其幽灵般的特性,中微子穿透力极强,可轻松逃逸极端、致密的天体环境,携带着其中剧烈的物理过程信息,是研究极端宇宙的理想信使。而由宇宙射线反应而产生的中微子一旦被探测到,就能追根溯源,因此可通过探测高能天体中微子源来一锤定音地解答宇宙射线起源的百年谜题。

目前国际上最知名的中微子望远镜冰立方于2010年建成,目前是世界最大的中微子探测器。2013年,冰立方首次探测到一个来自地外的弥散高能中微子流,叩开了高能中微子天文学的大门;然而,这个中微子流既没有集聚迹象,也没明确地指回任何已知的天体源,这说明地球附近的宇宙中并不存在强烈辐射高能中微子的天体源。若要有效地寻找高能中微子的天体源,仍需提升下一代中微子望远镜的探测灵敏度。当下,欧美都在积极地筹建性能大大优化的二代中微子望远镜,预期在2030年前后建成;届时中微子天文学领域或实现重大突破。

徐东莲曾在冰立方合作组中学习、工作多年,是近年来活跃在中微子天文学领域的青年学者。2020年8月徐东莲代表“海铃计划”团队,在全国高能物理发展战略研讨会(青岛)上做大会邀请报告,正式提出了南海中微子望远镜——“海铃计划”的建设规划和行动计划。

“随着地球自转,‘海铃’能真正实现全灵敏度巡天。”徐东莲告诉《中国科学报》。

据悉,自2018年11月以来,经过缜密论证及相关仪器、装备的研制,作为“海铃计划”前期预研论证项目,“海铃探路者”海试团队于近日成功在预定海域布放数套自研的实验仪器,不仅原位采集到3500米海深的超过1TB的珍贵数据,还针对全水深海水相关性质进行扫描、检测。经初步分析,验证了预选海域作为中微子望远镜候选台址的可行性。此外,团队还成功布放了一套可长期监测海底流场、生物活动、沉积物及检验望远镜元器件的潜标,为后续望远镜阵列的设计和长期运维提供依据。

 
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