由我國科研團隊搭建、坐標南海逾三千米海底的“深海中微子望遠鏡”建設，迎來新進展。

據(jù)上海交通大學李政道研究所1月30日消息，在國家各部委、上海市科委、海南省政府及上海交通大學的大力支持下，李政道研究所“海鈴計劃”團隊在2024年持續(xù)緊鑼密鼓地推進探測器核心部件的研發(fā)工作，并成功實施了新型探測球艙（hDOM）、粒子鑒別、實時海水光學性質(zhì)刻度、聲學定位等階段性技術攻堅的深海驗證，為建設國際領先的深海中微子望遠鏡奠定了堅實基礎。

hDOM渲染示意圖。本文圖片來源均為“李政道研究所”官方微信

樣機實物

2024年12月初，團隊搭載“海洋地質(zhì)四號”在位于西沙海域的“海鈴盆地 (Hai-Ling Basin)” 3500米深處成功布放了一串中微子探測樣機，將對核心探測單元hDOM的機械結(jié)構、前端讀出電子學、集成方案等關鍵技術進行階段性驗證。該樣機將進行長期的自動化運行，期間將對海水放射性同位素信號、大氣繆子切倫科夫光信號、海底發(fā)光生物信號、海底聲學噪聲信號以及海水光學性質(zhì)變化等關鍵指標進行長期監(jiān)測，同步完成對中微子望遠鏡串列關鍵技術的長時標驗證。此次海試數(shù)據(jù)和經(jīng)驗將為“海鈴一期”望遠鏡的建設提供重要的技術輸入。

2024年12月1日，中微子探測樣機甲板工作現(xiàn)場及海上布放實況

2024年12月1日，中微子探測樣機甲板工作現(xiàn)場及海上布放實況

此外，據(jù)李政道研究所介紹，由海鈴團隊原創(chuàng)提出的混合型光電探測球艙hDOM，在2024年6月于意大利米蘭舉行的第31屆國際中微子物理與天體物理大會（Neutrino 2024）上，得到國際同行廣泛關注：Ettore Segreto教授在題為“Novel concepts of light sensors and light detection techniques for neutrino physics（譯：用于中微子物理的新型光傳感器和光探測技術概念）”的大會報告中，總結(jié)了當前中微子物理領域中的前沿探測技術，指出了hDOM在新一代中微子望遠鏡中的探測潛力。

為了探索在深海中利用切倫科夫光探測之外的技術開展粒子鑒別，并為海鈴觸發(fā)策略和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)開發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐，團隊開發(fā)了基于塑料閃爍體的繆子探測球艙?？娮忧蚺摵Ｔ囆》株牬钶d“海洋地質(zhì)四號”先后于2024年11月初和12月初進行了兩次深海布放，首次在“海鈴盆地 (Hai-Ling Basin)”探測到大氣繆子信號，并測出了大氣繆子流強隨海水深度的變化關系（如下圖）。目前，相關技術成果已完成投稿。

2024年11月，繆子球海上試驗測量結(jié)果

繆子球艙在實驗室的組裝

2024年11月3日，繆子球海上試驗現(xiàn)場

同期，團隊在“海鈴盆地（Hai-Ling Basin）”布放了一套環(huán)境潛標，開展為期1年的深海近底層海洋環(huán)境觀測。該潛標搭載了多種先進海洋監(jiān)測設備，能夠長時間獲取原位和定點的深海溫鹽、海流等關鍵環(huán)境數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅可為海鈴數(shù)據(jù)分析提供重要的環(huán)境背景支持，保證中微子探測效率，還將為海鈴望遠鏡串列的海水動力學計算提供重要輸入，保障建成后望遠鏡陣列在動態(tài)環(huán)境下的穩(wěn)定運行。

據(jù)澎湃新聞此前報道，“海鈴計劃” （英文：TRopIcal DEep-sea Neutrino Telescope，TRIDENT）由上海交通大學李政道研究所發(fā)起并牽頭，旨在探索建設中國首個深海中微子望遠鏡，項目由中國科學院院士景益鵬擔任項目負責人、李政道學者徐東蓮擔任首席科學家。項目將通過捕捉高能（亞TeV到PeV量級）天體中微子來探索極端宇宙，為我國填補該領域的空白，加速構建我國完備的多信使天文網(wǎng)。

由自然資源部第二海洋研究所研發(fā)的環(huán)境潛標正在“海洋地質(zhì)四號”船后甲板完成布放

“海鈴計劃”2024海試小分隊合影

2021年9月初，由上海交通大學牽頭的“海鈴探路者”項目團隊完成首次海試任務，2022年底“海鈴一期”項目啟動，彼時預計2026年將其建設成為世界首個近赤道的小型中微子望遠鏡，開展對銀河系內(nèi)外的天體源搜索，并完成建設大陣列的全鏈技術驗證；預期在2030年前后，“海鈴計劃”將建成國際上最先進的中微子望遠鏡。

“海鈴計劃”的終極大陣列將包括約1200根望遠鏡串列，像海藻一樣垂直錨定于海床上。海鈴陣列直徑約4公里，總占地面積約為12平方公里，可監(jiān)測高能中微子反應的海水體積約7.5立方公里，設計壽命為20年。

“海鈴計劃”構想圖。陣列成潘路斯（Penrose）密鋪幾何，約有1200條垂直線纜，每條線纜上約有20個光學模塊，線纜位于海洋下方約3500米深處，監(jiān)測體積為 (4 x 4 x 0.5) 立方公里。 

李政道研究所介紹，海鈴團隊2024年海上試驗的成功實施，為海鈴計劃一期項目的順利推進奠定了堅實基礎，也為我國深海中微子探測技術的發(fā)展注入了新的動力。未來，海鈴團隊將繼續(xù)深化技術研發(fā)和海上試驗，穩(wěn)步邁向建設世界領先的深海中微子望遠鏡的目標。