中国即将在深海中开展一项宏伟的科学探索,计划在3500米的海底建造一座尖端的中微子望远镜,以揭开宇宙的神秘面纱。这个项目被称为"海铃计划",它将利用海底的特殊环境,观测那些穿越地球的中微子,这些粒子可能源自数十亿年前的遥远星系。

望远镜的结构由1200根垂直线缆构成,每根线缆上装有大约20个光学模块,形成了一个潘路斯密铺几何的阵列。这些线缆将被安放在海洋深处,监测一个体积为4x4x0.5立方公里的区域。中微子因其强大的穿透力和不受磁场干扰的特性,在宇宙中自由传播,使得中微子天文学成为研究极端天体现象和宇宙起源的重要工具。

"海铃计划"团队已经完成了首次海试,标志着项目取得了实质性进展。利用地球作为天然的屏蔽体,望远镜能够捕捉到从地球另一侧穿透而来的中微子。项目选址在低纬度近赤道区域,可以随着地球自转实现全方位观测,与南极的冰立方望远镜和北半球的其他中微子望远镜形成互补。

在研发过程中,上海交大李政道研究所、物理天文学院和船建学院等单位通力合作,研制了适合深海环境的探测球舱和布放系统。中国科技大学团队完成了光电管测试和后端电子学研制,清华大学团队开发了高精度时钟同步系统,而自然资源部的海洋研究所则负责了深海水文数据的采集与分析。

预选的台址位于南海北部,这里海床平整,海底流速平缓,是建设中微子望远镜的理想场所。预计建成后,望远镜能在一年内探测到来自NGC1068棒旋星系的稳定中微子源。通过高灵敏度的光学元件,探路者团队已经成功实现了两套独立的光学测量系统,测量结果表明海水的清澈度远超预期,有利于记录中微子与海水的反应。

项目组提出了"海铃计划"的概念设计,包括1200根垂直线缆和20个高分辨率光学探测球舱,阵列直径约4公里,设计寿命长达20年。此外,还提出了新型混合探测球舱的设计,结合了单光子探测的光电倍增管和超快时间响应的硅光电倍增管,以提升中微子的探测性能。

尽管"海铃计划"面临诸多挑战,如海底安装的精准性、海底灾害的应对以及望远镜的运行与维护等,但它被视为一项前沿科学探索和深海技术实践。田新亮强调,这个计划不仅将推动我国深海工程装备和技术的发展,也是在3.5公里深的海底进行的一项创新尝试。

 

 


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