1609年伽利略发明了望远镜,极大推动了天文学的发展。此后400多年,众多的天文观测依然主要基于捕捉宇宙中传来的光子来实现,但光子仅仅是宇宙发送的众多“信使”之一。为了进一步揭开宇宙起源与演化的奥秘,人类不断地尝试着探寻其它信使的踪影,2013年,南极冰立方实验(IceCube)首次“看”到了来自宇宙的高能中微子。紧接着2015年,LIGO实验首次通过引力波“听”到了两个黑洞合并的壮观场景。这两大发现标志着结合光子、引力波和中微子携带信息揭开宇宙奥秘的新时代的来临:多信使天文学时代。
其中,中微子是宇宙中数量最多的次原子粒子之一(注:光子最丰富,中微子次之),每秒钟就有数百万亿个太阳中微子穿透我们的身体,是探索极端宇宙的理想信使。

中微子天文,图片由受访者提供
在此基础上,李政道研究所发起并牵头了“海铃计划”,旨在探索建设中国首个深海中微子望远镜。
10月10月,上海交通大学举办南海中微子望远镜“海铃计划”成果新闻发布会,项目负责人、中国科学院院士景益鹏,项目首席科学家、李政道学者徐东莲副教授,项目海洋工程与技术专家、船建学院田新亮教授等出席发布会,介绍项目总体情况及未来目标,并展示了相关仪器。

现场展示的海铃探路仪器舱
2015年,徐东莲在国外研究中逐步萌发了在南海海域建设中微子望远镜的想法。三年后,她回国加入上海交大李政道研究所,依托交大在天文、粒子物理和海洋工程等方面的研究平台,开始进一步探索国内建设中微子望远镜的可行性。2020年8月15日徐东莲代表“海铃计划”团队,在全国高能物理发展战略研讨会(青岛)上正式提出了南海中微子望远镜——“海铃计划”的建设规划和行动计划。
2021年09月初,由上海交通大学牵头的“海铃探路者”项目团队完成首次海试任务,由徐东莲担任航次首席科学家,田新亮担任领队。

海铃探路者出海人员合影,图片由受访者提供
发布会上,徐东莲介绍道:“2021年完成的海试任务成功测量了预选海域的深海流速、原位海水光学性质、放射性本底,验证了候选海域作为中微子望远镜台址的可行性。我们在我国南海北部发现一块水深大于3500m的深海开阔盆地,适合在海底建造大型科学设施,为‘海铃计划’的后续推进奠定了基础。团队在这些重要结果基础之上,完成了海铃中微子望远镜的概念设计,相关论文于今年10月09日发表于《自然·天文》杂志。”

2022年底,海铃一期项目正式启动,拟在选定海域建设10根望远镜串列,并通过长距离海缆连接南海某岛基地。预计2026年成为世界首个近赤道的小型中微子望远镜,开展对银河系内外的天体源搜索,并完成建设大阵列的全链技术验证。海铃计划的终极大阵列将包括约1200根望远镜串列,超越升级后的冰立方,预期在2030年前后成为国际上最先进的中微子望远镜。
景益鹏表示:“‘海铃计划’将通过捕捉高能(亚TeV到PeV量级)天体中微子来探索极端宇宙,为我国填补该领域的空白,加速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,孕育多项原创科学发现,为人类文明做出重要的科学贡献。”

文、图/广州日报·新花城记者:李晓璐
视频/广州日报·新花城记者:李晓璐
广州日报·新花城编辑 李琳