新春走基層 | 準備就緒！到中國深海捕捉宇宙“幽靈信使”

對上海交通大學李政道研究所的青年科學家徐東蓮來說，這個春節很不尋常。2026年是“海鈴計劃”（TRIDENT）的關鍵一年：“海鈴一期”將從關鍵技術攻關，全面邁向工程化實施與規模化驗證的新階段，爭取完成10根望遠鏡串列，建成覆蓋約1立方公里的小型中微子望遠鏡，正式開始尋蹤被稱爲“幽靈信使”的宇宙中微子。

徐東蓮是“海鈴計劃”的首席科學家。這一科學項目，正是源於她多年前提出的大膽設想：在中國西沙海域建設一座深海中微子望遠鏡。2021年，在上海市、上海交通大學等多家單位支持下，她牽頭組建了海鈴合作組。同年9月，徐東蓮率隊赴西沙完成3500米深海原位勘測，選中理想臺址，爲海鈴望遠鏡的建設奠定基礎。

右一爲徐東蓮，正和課題組成員共同測試設備

隨着項目推進，如今海鈴合作組已發展成一個囊括國內外衆多科研院所與專家學者，並具有跨學科特色的大型國際合作團隊。

“從7年前開始探路，到自研、自制設備，現在，‘海鈴一期’的推進已經可以以天計算了，每一天都至關重要。目前，部分核心裝備正在實驗室進行長週期的質量自控測試，團隊成員春節期間也隨時待命。”徐東蓮說。

破解宇宙射線起源的未解之謎

人類探索宇宙的傳統手段主要依賴電磁輻射觀測，但在極端緻密的天體環境中，高能光子易被吸收而無法逃逸，導致天文探索陷入瓶頸。但中微子則不同，它能攜帶宇宙大爆炸、恆星演化等關鍵信息從緻密天體環境中逃逸，而且，在穿越天文尺度距離時也不會被星際磁場偏轉。這是因爲，中微子不帶電且質量近乎爲零，與物質的相互作用極弱。正因如此，中微子被稱作宇宙的“幽靈信使”。

深海中微子望遠鏡示意圖

“中微子觀測是破解宇宙起源之謎、探索極端天體物理過程的關鍵手段。‘海鈴計劃’通過提升對高能天體中微子的探測能力和觀測精度，幫助我們揭開宇宙極端事件的神祕面紗，深入理解其起源與演化規律。”徐東蓮告訴記者。

目前，全世界最大的中微子望遠鏡是位於南極冰層下的“冰立方”（IceCube）。然而，南極冰川塵埃多、對光子的散射強，觀測精度受到限制。此外，想要進一步探索極端宇宙中的未知，就需要更靈敏的探測器、更大的監測體積，獲取更高數量級的中微子統計樣本。正是基於這樣的考慮，2015年，還在“冰立方”工作的徐東蓮就提出了在中國南海建設中微子望遠鏡的設想。

她介紹，因爲深水散射少，在南海建設中微子望遠鏡，探測指向精度有望實現數量級提升。而且，南海地處赤道附近，觀測視野更廣，“海鈴” 將成爲國際上首個兼具低緯度覆蓋、全靈敏度巡天能力的中微子望遠鏡，填補全球中微子探測網絡在赤道區域的空缺。

同時，目前我國在低能中微子（JUNO）、γ射線（LHAASO）、射電（FAST）、引力波（天琴/太極）等領域都有先進的探測設備及規劃。“海鈴”建成後，將填補我國多信使天文觀測網的關鍵空白，推動粒子物理、天體物理、海洋工程等交叉研究。

籌備近10年，深海底的“天眼”即將開啓

“2025年3月，我們已在海鈴盆地完成望遠鏡樣機的回收，同步獲取了海水放射性本底、大氣繆子信號等多項長時標監測數據，核心探測單元hDOM也已完成研發與集成。今年，我們將在目標海域開啓‘海鈴一期’的建設工程。”徐東蓮介紹。就在不久前，海鈴合作組剛召開了第10次指揮調度會暨第28次交叉工程推進會。

自去年5月起，海鈴合作組指揮協調會已實現每月一次的常態化推進。之所以要如此高頻推進，是因爲“海鈴計劃”涉及海洋工程、粒子物理、化學等多學科的深度交叉融合，從各子系統的研發、不同學科領域的技術銜接，到工程落地的細節統籌，每一步都存在不小的挑戰，每個環節都要層層攻堅。

“從設備研發到海底地形勘測，再到望遠鏡在深海精準佈設，都要靠我們自己完成。”徐東蓮告訴記者，爲了提高觀測精度，海鈴項目組創新研發了“混合型光電球艙（hDOM）”，可更精準地定位中微子天體源。在深海工程技術方面，項目組自主研製了深海精密儀器柔性布放系統——“蜘蛛系統”，保障望遠鏡陣列在水下安全、精準佈設。

令人驚喜的是，在“海鈴計劃”建設過程中，團隊已收穫多項重要成果，多篇論文在重要期刊發表，受到國際科學界高度關注。

“今年，‘海鈴一期’建設正緊鑼密鼓籌備，團隊的每一個人都滿心期待着在中國深海里響起‘宇宙鈴聲’，接收到來自宇宙深處的信號。”徐東蓮說。