关闭引导
深度丨从“冰立方”到“海铃计划”:中国“海铃”点燃中微子天文学热潮
2026-10-08 20:54:27
广州日报新花城

北京时间2026年10月6日,瑞典皇家科学院宣布,将2026年度诺贝尔物理学奖授予比利时科学家弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen),以表彰他“对冰立方中微子天文台作出的决定性贡献,以及发现来自天体物理源的高能中微子”。值得一提的是,在诺贝尔物理学奖公布现场,诺贝尔委员会还将目光投向正在建设和规划中的下一代中微子望远镜,在诺奖报告中特别提及了南海3500米深处正在建设的中国首个深海中微子望远镜——TRIDENT中微子望远镜(“海铃计划”)与一些国际项目。随着诺奖的公布,中国“海铃”也点燃了中微子天文学热潮。

“海铃计划”由上海交通大学李政道研究所牵头。鲜为人知的是,哈尔岑还是上海交通大学李政道研究所国际学术咨询委员会委员,他曾在公开演讲中如此评价“海铃计划”:“‘海铃’将为中微子天文学开启新的篇章。”

哈尔岑获奖,也让不少人再度将视线投向了南海深处的“海铃计划”。从“冰立方”到“海铃”,从南极到南海,同是捕捉中微子,为何科学家将宇宙的天窗,开在了冰川之下和深海之间?有人认为“‘海铃’是‘冰立方’的升级版”,该说法又是否正确?对此,广州日报记者联系了上海交通大学李政道研究所长聘学者、“海铃计划”首席科学家徐东莲团队——2026年3月,记者也曾有幸与该团队研究人员一同深入南海,见证他们如何将天马行空的想象变为科技现实。


2023年,Francis Halzen在上海交大物理与天文学院作报告(受访者供图)

“海铃计划”首席科学家:

与哈尔岑在“冰立方”共事十年

得知Francis Halzen获奖,徐东莲非常激动。2009年,她还是一名在读研究生,曾参与“冰立方”项目,并在哈尔岑的项目组内完成了研究生和博士后训练。如今,她已是中国“海铃计划”首席科学家。

通过李政道研究所,徐东莲向记者表示,Francis Halzen获得诺贝尔物理学奖,对她而言,是对中微子天文学数十年探索的一次最高致敬,也有一份非常特别的个人意义。

“2008年至2018年,我从博士生到博士后,在‘冰立方’(IceCube)度过了整整十年。那是我科研生涯最重要的成长阶段。”徐东莲说,Francis Halzen让她看到,一个真正重要的科学问题,往往需要超越当时技术条件和现实困难的想象力,更需要几十年如一日把一个看似不可能的想法变成现实的勇气和乐观。“对我影响尤其深的是,他始终把科学本身放在第一位。诺奖奖励的不仅是一次重大发现,也是在奖励一种科学精神:面对一个足够重要的问题,敢于去建造一个前所未有的工具。”徐东莲说。

李政道研究所鸿文讲席教授季向东也认为,哈尔岑的获奖是实至名归。他表示,哈尔岑开创的“冰立方”实验实质上开启了中微子天文学这门学科:“在基本粒子表中,只有三个稳定不带电的粒子:光、中微子和引力波,它们成为研究宇宙最重要的探针。光和引力波探测都已得过诺奖。虽然观测太阳中微子和超新星爆炸产生的中微子也已得过诺奖,但像冰立方这样的探测器可以看到整个银河系的中微子天图并能看到系外高能中微子,才能称得上是首个中微子望远镜。”


“冰立方”

从南极到南海:

通过宇宙天窗凝望“幽灵粒子”

2018年,徐东莲回国后,开始在李政道研究所发起了“海铃计划”——即在南海3500米深处建设中国自己的下一代中微子望远镜。如今,“海铃”的第一根原型探测串已经接入南海深海科学观测网,一期十串阵列也正在全速推进。

2026年3月,广州日报记者曾有幸搭乘“海洋地质二号”科考船共享航次出海一个月,开展《海底总动员》南海调研行全媒体采访,贴身观察这一群在海底“串风铃”的青年研究人员的工作。


“海洋地质二号”科考船

长期以来,关于哈尔岑的研究路线,业内人士也有些不解:为何人类要从南极冰层,一路到南海深处,去凝望中微子这一神秘的“幽灵粒子”?这两者又有何相同和不同?有人说“在中微子观测领域,‘冰立方’是天文望远镜,‘海铃’是电子显微镜”;还有人说,“‘海铃’是‘冰立方’的升级版”。

对此,徐东莲表示,虽然“海铃”和“冰立方”探测介质和技术路线不同,但我们追问的是同一个问题:宇宙中最极端的能量从哪里来?哈尔岑和“冰立方”证明了,人类真的可以用中微子去“看”宇宙。


“海铃”大阵列效果图

向海而行:

他们在海底“串风铃”

“对我们这一代人而言,最好的致敬,就是沿着这扇已经打开的窗口继续向前——让中国在深海中也拥有一双凝望宇宙的眼睛,并与世界共同把中微子天文学带向下一个时代。”诺奖得主结果公布后,在提及“海铃计划”时,徐东莲也非常振奋。

“海铃计划”,无疑是人类在探索宇宙射线起源之旅中,一双重要的“眼睛”。2018年,为了发明更灵敏、监测体积更大的中微子望远镜,徐东莲提出了在南海深处建设全球首个覆盖低纬度赤道区域的中微子望远镜的构想——该望远镜观测视野更广、可全灵敏度巡天。这就是“海铃计划”。之所以得名,是因为建成后的它就像一个布设在海底的“风铃阵”:由上千根潜标串起两万多个形似玻璃球的探测球舱,整串漂浮在海底,捕捉宇宙中神秘的微弱信号。

过去数年间,海铃计划已经由科学构想逐步走向工程实践——

2024年,长期探测潜标T-REX 2024串列样机在“海铃盆地”成功布放;

2025年,完成首个全功能混合型光电探测球舱hDOM研制;

2026年春季,“海铃”团队在南海约3500米深的“海铃盆地”完成了系统性的深海施工技术验证。

而我们观测采访的正是今年春季的海试项目。在海上,我们也得以一睹“海铃”的“眼睛”——深海光学探测球舱。从外观上看,这些玻璃球舱透着一种科幻感。透过坚固的透明外壳,你可以看到内壁密布着像昆虫“复眼”般的精密传感器。正是这些内置了无数尖端设备的“复眼”,赋予了“海铃”在漆黑深海中“看穿”一切的“超能力”。它们不仅能捕捉极微弱的光学信号,还能细致地感知深水环境中的每一丝光学波动,让原本漆黑一片的深海世界在科学家面前变得清晰。


“海洋地质二号”后甲板工作人员正在操作下放“海洋中微子探测技术”项目中的“蜘蛛系统”(SPIDER)

那么,如何让这么多脆弱的“玻璃球”在3000多米深海精准就位?在航次试验中,我们发现了另一个非常“艺术”的装置——深海精密仪器柔性布放系统“蜘蛛系统”(SPIDER)。从外观上看,SPIDER形似一盘用卷轴卷起的磁带,上面容纳一串精密探测潜标。它的工作流程既“硬核”又充满仪式感:即一旦SPIDER成功“坐底”,“海马”号深海遥控无人潜水器便随即出动,在与水下机器人协同施工下,那些潜标会如同被抽出的磁带条,在深海中缓缓垂直展开,从而构建起捕捉宇宙射线的“深海之网”。

而在刚刚过去的中秋及国庆假期,这一布放过程也顺畅完成,“海铃”团队成功完成了首根望远镜串列样机的深海布放。我们也可以期待,这一串列样机在深海持续稳定运行,将采集到更多科学数据。

文、图/广州日报新花城记者:程依伦(署名除外)

通讯员/“海铃计划”团队

广州日报新花城编辑:肖欢欢


@新花城 版权所有 转载需经授权