新春走基层｜探秘中国深海：如何捕获宇宙“幽灵信使”
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对上海交通大学李政道研究所的青年科学家徐东莲来说，这个春节很不寻常。2026年是“海铃计划”（TRIDENT）的关键一年：“海铃一期”将从关键技术攻关，全面迈向工程化实施与规模化验证的新阶段，争取完成10根望远镜串列，建成覆盖约1立方公里的小型中微子望远镜，正式开始寻踪被称为“幽灵信使”的宇宙中微子。
徐东莲是“海铃计划”的首席科学家。这一科学项目，正是源于她多年前提出的大胆设想：在中国西沙海域建设一座深海中微子望远镜。2024年，在上海市、上海交通大学等多家单位支持下，她牵头组建了海铃合作组。同年9月，徐东莲率队赴西沙完成3500米深海原位勘测，选中理想台址，为海铃望远镜的建设奠定基础。
右一为徐东莲，正和课题组成员共同测试设备
随着项目推进，如今海铃合作组已发展成一个囊括国内外众多科研院所与专家学者，并具有跨学科特色的大型国际合作团队。
“从7年前开始探路，到自研、自制设备，现在，‘海铃一期’的推进已经可以以天计算了，每一天都至关重要。目前，部分核心装备正在实验室进行长周期的质量自控测试，团队成员春节期间也随时待命。”徐东莲说。
破解宇宙射线起源的未解之谜
人类探索宇宙的传统手段主要依赖电磁辐射观测，但在极端致密的天体环境中，高能光子易被吸收而无法逃逸，导致天文探索陷入瓶颈。但中微子则不同，它能携带宇宙大爆炸、恒星演化等关键信息从致密天体环境中逃逸，而且，在穿越天文尺度距离时也不会被星际磁场偏转。这是因为，中微子不带电且质量近乎为零，与物质的相互作用极弱。正因如此，中微子被称作宇宙的“幽灵信使”。
深海中微子望远镜示意图
“中微子观测是破解宇宙起源之谜、探索极端天体物理过程的关键手段。‘海铃计划’通过提升对高能天体中微子的探测能力和观测精度，帮助我们揭开宇宙极端事件的神秘面纱，深入理解其起源与演化规律。”徐东莲告诉记者。
目前，全世界最大的中微子望远镜是位于南极冰层下的“冰立方”（IceCube）。然而，南极冰川尘埃多、对光子的散射强，观测精度受到限制。此外，想要进一步探索极端宇宙中的未知，就需要更灵敏的探测器、更大的监测体积，获取更高数量级的中微子统计样本。正是基于这样的考虑，2015年，还在“冰立方”工作的徐东莲就提出了在中国南海建设中微子望远镜的设想。
她介绍，因为深水散射少，在南海建设中微子望远镜，探测指向精度有望实现数量级提升。而且，南海地处赤道附近，观测视野更广，“海铃” 将成为国际上首个兼具低纬度覆盖、全灵敏度巡天能力的中微子望远镜，填补全球中微子探测网络在赤道区域的空缺。
同时，目前我国在低能中微子（JUNO）、γ射线（LHAASO）、射电（FAST）、引力波（天琴/太极）等领域都有先进的探测设备及规划。“海铃”建成后，将填补我国多信使天文观测网的关键空白，推动粒子物理、天体物理、海洋工程等交叉研究。
筹备近10年，深海底的“天眼”即将开启
“2025年3月，我们已在海铃盆地完成望远镜样机的回收，同步获取了海水放射性本底、大气缪子信号等多项长时标监测数据，核心探测单元hDOM也已完成研发与集成。今年，我们将在目标海域开启‘海铃一期’的建设工程。”徐东莲介绍。就在不久前，海铃合作组刚召开了第10次指挥调度会暨第28次交叉工程推进会。
自去年5月起，海铃合作组指挥协调会已实现每月一次的常态化推进。之所以要如此高频推进，是因为“海铃计划”涉及海洋工程、粒子物理、化学等多学科的深度交叉融合，从各子系统的研发、不同学科领域的技术衔接，到工程落地的细节统筹，每一步都存在不小的挑战，每个环节都要层层攻坚。
“从设备研发到海底地形勘测，再到望远镜在深海精准布设，都要靠我们自己完成。”徐东莲告诉记者，为了提高观测精度，海铃项目组创新研发了“混合型光电球舱（hDOM）”，可更精准地定位中微子天体源。在深海工程技术方面，项目组自主研制了深海精密仪器柔性布放系统——“蜘蛛系统”，保障望远镜阵列在水下安全、精准布设。
令人惊喜的是，在“海铃计划”建设过程中，团队已收获多项重要成果，多篇论文在重要期刊发表，受到国际科学界高度关注。
“今年，‘海铃一期’建设正紧锣密鼓筹备，团队的每一个人都满心期待着在中国深海里响起‘宇宙铃声’，接收到来自宇宙深处的信号。”徐东莲说。
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