解放日报·上观新闻报道

上海交通大学昨天宣布，“海铃计划”探路者项目团队近日完成各项预定海试任务并安全抵沪，此次科考为“海铃计划”后续推进奠定了坚实基础。这一航次由上海交大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30余位科研人员与技术人员共同参与。

记者获悉，“海铃计划”探索建设中国首个深海中微子望远镜，通过捕捉高能天体粒子——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。这项计划由上海交大李政道研究所牵头，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具有丰富经验的两院院士与顶尖科学家担任顾问。

中微子如幽灵般难捕捉

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。科学家们对其性质的研究已多次刷新人类对基本物理规律的认知，并获得4次诺贝尔奖的青睐。

目前已知存在的中微子有三种类型：电子中微子、缪中微子和陶中微子。由于量子效应，它们在时空传播过程中可相互转换，类似于川剧的变脸，在时空转变的刹那换了模样，这就是著名的中微子振荡现象。通过建造不同的探测器来研究中微子振荡行为，人类得以部分窥见宇宙物质形成的基本规律。然而，中微子本身仍有许多未解之谜。

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。同时，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。

早在1912年，物理学家就发现地球大气持续经受太空高能离子，即“宇宙射线”轰击，催生出大量能到达地面的次级辐射，或与地球的生命起源演化息息相关。不过，因为宇宙射线在星际传播受磁场作用发生方向偏转，其源头至今仍是谜。这些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，由此可以通过探测高能天体的中微子源，解答宇宙射线起源的百年谜题。

中微子天文学的思想起源于1960年马可夫提出的建议，也就是在深海或湖里建造切伦科夫光探测元件阵列。目前在地中海和在贝加尔湖的相关项目均在策划中，但在海水中建设中微子望远镜难度较高，目前国际上最知名的中微子望远镜冰立方(IceCube)就选择将探测器阵列建在2500米深的南极冰层中。

海试团队成功布放仪器

2010年建成的冰立方目前仍是世界最大的中微子探测器。在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，叩开高能中微子天文学的大门。

遗憾的是，这一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。

“海铃”项目首席科学家徐东莲曾在冰立方合作组中学习、工作多年。通过在国际大合作组的日积月累，她逐步萌发一个“梦想”——由中国主导在南海海域建设中微子望远镜。

2018年9月，徐东莲回国加盟李政道研究所，同年11月其“中微子天文学研究”项目获得“海外高层次青年人才专项”支持,主要开展中微子望远镜的选址和探测器原型样机研发，并吸引来自上海交大和其他高校与科研机构的大批志同道合科学家和工程技术专家。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）上正式提出南海中微子望远镜——“海铃计划”的建设规划和行动计划。

这两三年来，经过缜密论证及相关仪器、装备研制,作为“海铃计划”前期预研论证项目，“海铃探路者”海试团队最近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米海深超过1TB容量的珍贵数据，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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  [版面头条]“海铃计划”海下3500米完成预定海试