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海铃”望远镜将成为国际最先进的中微子望远镜

2023.10.11

数百年来，科学家利用望远镜捕捉宇宙光子来进行天文观测。今天，他们有了新的选择。中微子有着如幽灵般极强的穿透力，可轻松逃逸极端、致密的宇宙和天体环境而不改变方向，有助于科学家揭晓剧烈天体过程背后的机制，解开宇宙之谜。

在10月10日举行的上海交通大学南海中微子望远镜“海铃计划”成果新闻发布会上，李政道研究所正式发布“海铃计划”蓝图。该项目由中国科学院院士景益鹏担任项目负责人、李政道学者徐东莲担任首席科学家，将探索建设中国首个深海中微子望远镜，通过捕捉高能（亚TeV到PeV量级）天体中微子来探索极端宇宙。

记者从发布会上获悉，海铃团队已完成首次海试任务，测量验证了候选海域作为中微子望远镜台址的可行性，完成“海铃”中微子望远镜的概念设计，相关论文10月9日发表于《自然•天文》。

据了解，“海铃计划”首批探路者团队经过海试，在南海北部发现一块水深约3.5公里的深海平原，其海床平整，海底数百米高度范围内流速平缓，且海水测量的放射性与普通海水的公开数据一致。

徐东莲介绍，“海铃”望远镜将以整个地球为屏蔽体，接收从地球对面穿透而来的中微子，“因位于赤道附近，‘海铃’望远镜可通过地球自转探测360度全天域中微子，实现对不同方向中微子的无死角观测，与南极‘冰立方’以及北半球其他中微子望远镜形成互补。”

探路者团队还在约3420米水深处对海水光学性质进行测量，结果显示其平均吸收和散射长度分别为约27米和63米，清澈的海水可更清晰地“录制”中微子与海水反应的踪迹。

“海铃”一期项目已于2022年底启动，拟在选定海域建设10根望远镜串列，并通过长距离海缆连接南海某岛基地，预计于2026年建成世界首个近赤道的小型中微子望远镜，开展对银河系内外的天体源搜索，并完成建设大阵列的全链技术验证；终极目标是建立终极大阵列。

“海铃”终极阵列示意图。李政道研究所供图

记者了解到，“海铃”探测器阵列将由1200根垂直线缆组成，每根线缆长约700米，线缆间距70到100米，像海藻一样垂直“生长”在海床上。这些线缆共搭载2.4万个高分辨率光学探测球，整个阵列直径约4公里，总占地约12平方公里，可监测高能中微子反应的海水体积约7.5立方公里，设计寿命为20年。

科学家预计，“海铃”探测器阵列建成一年内可发现鲸鱼座中棒旋星系的稳定中微子源，并能发现类似于“冰立方”利用十年数据才初步观察到的超大质量黑洞的中微子爆发。“海铃”望远镜将于2030年前后成为国际上最先进的中微子望远镜。

望远镜光子中微子海铃计划

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