星空有約|中國科學(xué)家在深海打造中微子望遠(yuǎn)鏡

人們靠什么了解宇宙？除了看得見的光，還有神秘的中微子。它們幾乎不與物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，可以從致密的天體環(huán)境當(dāng)中逃離出來，是研究極端宇宙的利器。

上海交通大學(xué)李政道研究所李政道學(xué)者、項目首席科學(xué)家徐東蓮表示，團(tuán)隊正在海底打造一臺性能超強(qiáng)的中微子望遠(yuǎn)鏡海鈴，通過捕捉高能中微子解答宇宙射線起源等未解謎題。

海鈴?fù)h(yuǎn)鏡項目負(fù)責(zé)人景益鵬院士介紹項目（2023年10月10日攝）。新華社記者劉穎 攝

作為數(shù)量僅次于光子的次原子粒子，中微子的誕生往往與宇宙中的極端事件有關(guān)，比如宇宙大爆炸、超新星爆發(fā)、雙中子星并合、黑洞爆發(fā)等，其中高能中微子主要源于宇宙射線與塵埃和氣體的碰撞。

徐東蓮介紹，海鈴?fù)h(yuǎn)鏡項目于2022年底啟動，預(yù)計在2030年前后建成。它選址在中國海域靠近赤道一個深約3.5公里的深海平原，直徑約4公里、占地約12平方公里，由1200根線纜組成，設(shè)計壽命20年。

海鈴?fù)h(yuǎn)鏡構(gòu)想圖。望遠(yuǎn)鏡陣列約有1200條垂直線纜，每條線纜上約有20個光學(xué)模塊。（受訪者供圖）

根據(jù)設(shè)計，這些線纜像巨型海藻一樣垂直地錨定于海床上，每根長約700米，互相間距70米至110米。每根線纜搭載約20個光學(xué)探測球艙，如同深海中的一串串鈴鐺，靜待高能中微子的到來。

中微子天文圖示。中微子可輕松逃逸極端、致密的宇宙和天體環(huán)境，其在宇宙中傳播不因磁場而改變方向，是追根溯源、研究極端天體現(xiàn)象的理想信使。（受訪者供圖）

值得一提的是，海鈴?fù)h(yuǎn)鏡“仰望”宇宙的方式與眾不同，它不是“朝上看”，而是“朝下看”。“海鈴?fù)h(yuǎn)鏡將利用整個地球作為屏蔽體，捕捉從地球?qū)γ娲┩付鴣淼母吣苤形⒆?，通過地球自轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)360度全天域探測。”徐東蓮說。

團(tuán)隊預(yù)計，海鈴?fù)h(yuǎn)鏡建成后一年內(nèi)能夠發(fā)現(xiàn)鯨魚座中的棒旋星系NGC 1068的穩(wěn)定中微子源，并發(fā)現(xiàn)類似于TXS 0506+056耀星體的中微子爆發(fā)，這個活動星系黑洞被大量塵埃覆蓋，即使是高能光子也無法逃逸，但是中微子逃逸了。

海鈴?fù)h(yuǎn)鏡選址在低緯度近赤道地區(qū)，隨著地球的自轉(zhuǎn)，可360度巡天，與全球范圍的其他中微子望遠(yuǎn)鏡形成互補(bǔ)。（受訪者供圖）

中國科學(xué)院院士、海鈴?fù)h(yuǎn)鏡項目負(fù)責(zé)人景益鵬表示，中國在多波段望遠(yuǎn)鏡、空間引力波和低能中微子觀測站方面均有布局，海鈴高能中微子望遠(yuǎn)鏡將填補(bǔ)中國多信使天文觀測網(wǎng)中尚且空缺的重要一環(huán)，促進(jìn)和完善中國多信使天文觀測網(wǎng)建設(shè)。（董雪、潘旭）