建造一架望遠鏡，捕捉3000米深海下宇宙的基本粒子？沒錯！
上海交通大學17日宣布，"海鈴計劃"探路者項目組近日完成了預定的海試任務并安全抵達上海，為"海鈴計劃"後續的科學檢查打下了堅實的基礎。此次航行由上海交通大學李正道學者徐冬蓮、海洋工程學者田新良領銜，來自上海交通大學、北京大學、清華大學、中國科學技術大學、自然資源部第二海洋研究所的30多名科研人員和技術人員參加了此次航行。
"海鈴計劃"探索建設中國第一台深海中微子望遠鏡，通過捕捉高能天體粒子、中微子探索極緻宇宙，建構中國完整的多信使天文網絡，推動粒子實體學、天體實體學、海洋地理學、海洋生物等前沿交叉研究，具有構思一批原創性科學發現的巨大潛力，旨在"部署一批前瞻性的、 "深海、深空、深藍等領域的戰略和基礎前沿技術研發項目"積極搶占科技制高點"。該項目由上海交通大學李正道研究所牽頭，由中國科學院院士荊毅鵬牽頭，邀請在科學和工程各個領域具有豐富經驗的院士和頂尖科學家擔任項目顧問。
"觸底系統"和"四季子标簽"被放置在南海
中微子天文學正在興起，非常小的粒子包含着巨大的奧秘。
中微子是構成宇宙的基本機關之一，是宇宙中粒子數量最多的一個。它不帶電，與物質的互相作用非常微弱，像幽靈一樣，不穩定，極難捕捉。中微子在1930年首次在理論上被預測，但直到1956年才被實驗觀察到。科學家多次重新整理人類對基本實體定律的了解，并四次獲得諾貝爾獎。
目前有三種已知的中微子類型，電子中微子，多微子和陶瓷中微子。由于量子效應，它們在時空傳播的過程中可以互相轉化，類似于四川劇的變臉表演，在時空變換的時刻可以改變外觀，這就是著名的中微子振蕩現象。通過建造不同的探測器來研究中微子的振蕩行為，人類可以部分了解宇宙中物質形成的基本規律。然而，中微子本身仍然有許多未解之謎，比如中微子的絕對品質幾何形狀，它們是否是自己的反粒子，等等。
宇宙中中微子的來源很多，如大爆炸、超新星爆炸、雙中子星、黑洞爆發等極端的天體實體過程。同時，如果暗物質是基本粒子，中微子也可能通過互相湮滅或自發衰變産生。由于其幽靈般的特性，中微子極具穿透力，能輕易逃脫極端、密集的天體環境，攜帶着強烈的實體過程資訊，是研究極端宇宙的理想信使。
早在1912年，實體學家就發現，地球大氣層繼續承受太空中被稱為"宇宙射線"的高能離子的轟擊，産生大量可以到達地面的二次輻射，或者與地球上生命的進化密切相關。然而，宇宙射線的起源仍然是一個謎，因為它們在星際傳播過程中會向磁場的方向偏轉。一旦被探測到，這些由宇宙射線反應産生的中微子可以追溯到它們的根源，宇宙射線起源的百年之謎可以通過探測高能物體中的中微子源來解決。
中微子天文學的想法起源于馬爾科夫在1960年提出的在深海或湖泊中建立一系列切倫科夫光探測元件的提議。地中海和貝加爾湖的項目目前正在規劃中，但在海中建造中微子望遠鏡很困難，世界上最着名的中微子望遠鏡Ice Cube選擇在2，500米深的南極冰層中建造探測器陣列。
圖為中微子望遠鏡在南極洲冰塊中的冰面實驗室
"冰立方"失敗，"海鈴"航行探索大海3500米）
建于2010年的冰立方仍然是世界上最大的中微子探測器。2013年，Ice Cube首次探測到來自地球以外的彌漫性高能中微子流，為高能中微子天文學打開了大門。
不幸的是，這種中微子流既沒有顯示出聚集的迹象，也沒有明确提及任何已知的天體來源，這表明在地球附近的宇宙中沒有高能中微子的強輻射。為了有效找到高能中微子的來源，下一代中微子望遠鏡的探測靈敏度有待提高。目前，歐美都在積極準備建造性能顯著優化的第二代中微子望遠鏡，預計在2030年左右建成，屆時中微子天文領域或取得重大突破。
海陵工程首席科學家徐冬蓮在冰立方合作組學習工作多年，近年來活躍于中微子天文學領域。多年來，她發展出一個"夢想"，在中國的帶領下，在南海建造一架中微子望遠鏡。
2018年9月，徐冬蓮回職加入李正道研究所，同年11月，他的"中微子天文學研究"項目獲得"海外高層次青年才俊專項支援"，主要開展中微子望遠鏡和探測器原型的選址研發，吸引了來自上海交通大學等高校的大量志同道合的科學家和工程技術專家和科研。 機構。2020年8月，徐冬蓮代表海陵工程組在全國高能實體發展戰略研讨會（青島）上正式介紹了南海中微子望遠鏡的建設計劃和行動計劃，即《海靈計劃》。
近兩三年來，經過精心的示範及相關儀器、裝置開發，作為"海鈴計劃"前期研究示範項目，"海鈴探路者"海試隊近期在預定海域成功放置了幾套自研實驗儀器，不僅原位采集了3500米海深超過1TB的寶貴資料， 還可對整個深海深水的相關性質進行掃描、檢測。經過初步分析，驗證了預選海區作為中微子望遠鏡候選地點的可行性。此外，該團隊還成功地為海底流場、生物活動、沉積物和測試望遠鏡元件制定了一套潛在目标，為後續望遠鏡陣列的設計和長期運作提供了基礎。
專欄編輯：徐瑞哲 文字編輯：徐瑞哲
來源： 作者： 徐瑞哲