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。
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