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互補?！毙鞏|蓮介紹，“海鈴”一期
項目已于2022年底啟動，擬在選定海
域建設10根望遠鏡串列，預計于2026
年建成世界首個近赤道的小型中微子
望遠鏡，開展對銀河系內外的天體源
搜索，并完成建設大陣列的全鏈技術
驗證；終極目標是建立終極大陣列。
終極大陣列將由1200根垂直線
纜組成，每根線纜長約700米，線纜
間距70到100米，它們像海藻一樣垂
直“生長”在海床上。這些線纜共搭
載2.4萬個高分辨率光學探測球，整
個陣列直徑約4公里，總占地約12平
方公里，可監(jiān)測高能中微子反應的海
水體積約7.5立方公里，設計壽命為
20年。
科學家預計，“海鈴”探測器陣
列建成一年內可發(fā)現(xiàn)鯨魚座中棒旋星
系的穩(wěn)定中微子源，并能發(fā)現(xiàn)類似于
“冰立方”利用十年數(shù)據(jù)才初步觀察
到的超大質量黑洞的中微子爆發(fā)，在
2030年前后成為國際上最先進的中微
子望遠鏡。
全球中微子探測器，誰最大咖？
由“海鈴”望遠鏡便可知，中
微子探測器是名副其實的龐然大物，
盡管它的觀測對象是小得不能再小的
“幽靈粒子”。不止“海鈴”，世界
各地的中微子探測尺寸都特別大?？?/p>
學家之所以要設計中微子探測“大科
學裝置”，是因為中微子無法直接探
測，只能通過技術手段探測中微子與
外界相互作用時產生的較重帶電粒
子；同時，為了觀測效果最大化，探
測器的尺寸要足夠大，使用壽命要足
夠長。
世界上最大的中微子望遠鏡，是
埋藏于南極洲2.5公里深冰層下的冰
立方。冰立方是由5000多個“光學
艙”形成的方圓1平方公里以上的探
測器陣列，當來自宇宙的中微子和深
冰探測器內的原子發(fā)生相互作用，可
能產生帶電粒子，后者穿過冰層時會
被傳感器感知到，并使其發(fā)光。研究
人員據(jù)此來確定中微子的能量和方向
以及來源。
2013年，冰立方首次發(fā)現(xiàn)銀河系
外的兩個高能中微子，開啟中微子天
文學新時代；2017年和2022年又相繼
發(fā)現(xiàn)來自銀河系外兩個黑洞的幾十個
中微子；今年6月，更首次探測到銀
河系的中微子，證實了地球周圍的宇
宙環(huán)境中也存在產生中微子的天體。
建在地下1.5公里深處的DUNE，
是美國費米國家實驗室主持的深層地
下中微子實驗裝置。它將進行世界上
最大的中微子實驗：利用粒子加速器
發(fā)射一束高能中微子，后者穿過1300
公里地殼后到達另一地下研究設施
SURF，與其中的氬氣相撞并留下能量
痕跡，以供科學家探索中微子振蕩問
題。DUNE目前正在建設中，物理數(shù)
據(jù)采集計劃于2028年開始。
此外，位于地下1000米處的日
本超級神岡探測器也在建設中。它是
一個裝了5萬噸超純水的圓柱體“水
箱”，內壁布滿光電倍增管，用來監(jiān)
測中微子與水中氫原子氧原子相撞發(fā)
生作用時發(fā)出的微光，以供科學家研
究中微子性質。它的前身是“神岡核
衰變實驗”，于1987年發(fā)現(xiàn)了大麥哲
倫云中超新星1987A爆發(fā)時產生的中
微子。后來其被日本政府由3000噸級
升級為5萬噸級的超級神岡實探測器。
與日本、歐美相比，我國中微子
研究起步較晚。第一代中微子實驗裝
置，是2011年底投入運行的大亞灣
核反應堆中微子實驗，于2012年成
功發(fā)現(xiàn)了第三種全新的中微子振蕩模
式，完善了對三類中微子相互轉變的
理解，實驗團隊因此榮獲2016年基礎
物理學突破獎。這一發(fā)現(xiàn)對精確部署
未來中微子實驗具有重要指導意義。
基于此，國際上立刻啟動了多個中微
子實驗。大亞灣核反應堆中微子實驗
裝置使我國中微子研究“從無到有”
并跨入了國際先進行列，它于2020年
12月退役。
“海鈴探路者”在上海交通大學船海工程試驗中心進行水池測試
