提到天文望远镜,很多人第一反应是山顶天文台、太空卫星。但我国科研团队正在打造一台颠覆认知的望远镜,它不仰望星空,而是沉进南海 3500 米幽暗深海,静静捕捉宇宙里最难捉摸的幽灵粒子 —— 中微子。这就是上海交大李政道研究所牵头的海铃计划(TRIDENT),我国下一代深海中微子望远镜。经过多年多轮深海海试验证,项目稳步推进,离建成目标越来越近。

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这台深海巨阵,终极大阵列规划直径约 4 公里,覆盖面积足足 12 平方公里,在漆黑深海铺展开一张巨型探测大网。整个阵列设计有约 1200 根垂直线缆,单根线缆长达 700 米,线缆之间相隔 70 到 100 米,如同一片人工深海海藻森林。每根线缆上串着 20 个光学探测球舱,总计 2.4 万个探测单元,在海底组成巨大风铃,等待宇宙信使上门。

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很多人会疑惑,观测宇宙,为什么非要跑到 3500 米深海?中微子被称为幽灵粒子,不带电荷,几乎不与物质发生反应,可以轻松穿透星体、岩石,甚至整颗地球。黑洞爆发、超新星爆炸、中子星并合这些宇宙最狂暴事件,都会释放高能中微子。普通可见光、电磁波会被星际尘埃遮挡,唯独中微子可以毫无阻碍穿越宇宙,携带事件最原始信息。

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南海这片深海平原,是团队经过多年科考筛选的黄金台址。这里海床平整、海流平缓,深海海水纯净,光吸收、散射条件优异,能精准捕捉中微子撞击水分子瞬间产生的微弱闪光。厚厚的海水还能屏蔽地表宇宙射线干扰,给探测器打造天然的屏蔽保护层。

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全球中微子天文台世界地图对比图

整套 “海铃” 设计寿命长达 20 年,可全天候值守在南海海底。当幽灵粒子撞进海水,会激发出微弱闪光,球舱内如同复眼结构的光电倍增管,会瞬间捕捉光子,记录信号,再通过海底光缆把数据传回陆地实验室。科学家借此反推中微子来自宇宙哪个方向、携带多少能量,追溯黑洞、宇宙射线的起源,破解百年天文谜题。近年来,项目组已经完成探测球舱、深海布放装置多轮深海海试,核心硬件技术得到实测验证。

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中国多信使天文观测网络关系图

放眼全球,目前最知名的中微子探测器是南极冰立方,埋在南极冰层之下。而海铃是世界首个近赤道大型深海中微子望远镜,地理位置优势独一无二。借助地球自转,它可以实现全天域观测,和南极冰立方形成南北互补。按照建设规划,小型验证阵列计划 2026 年在南海布放,终极大阵列预期在 2030 年前后建成,跻身全球顶尖中微子观测装置。

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黑洞释放中微子示意图

从 FAST 天眼、拉索,到江门中微子实验,再到南海深海海铃,中国的天文观测版图,已经从地面、太空延伸至数千米深海。我们不再只用可见光看星空,开始借助幽灵粒子,打开全新宇宙观测窗口。

深埋南海千米之下,无声聆听亿万光年外的宇宙巨响。这台深海 “海铃”,将帮人类叩开极端宇宙的大门。中国深海大科学工程,正在海底书写新的深空传奇。