在幽暗的中國南海海底3500米處，1000多根千米高的線纜，兩兩相隔約百米，豎排成覆蓋約8立方千米海域的巨型矩陣。不計其數的中微子如幽靈般光速穿過矩陣，“點亮”了線纜上串著的一盞盞籃球大小的玻璃球“圓燈”，捕捉著中微子帶來的宇宙信號。
這樣科幻故事般的場面，描繪的正是南海中微子望遠鏡計劃，由上海交通大學李政道研究所牽頭的大科學裝置。
“每個玻璃球‘圓燈’里，放置著多個光電探測器件，每根線纜會串起20多個玻璃球艙，連珠成線，像不像一串串感應宇宙聲響的風鈴？我們形象地稱為‘海鈴計劃’。”在李政道研究所實驗室，青年學者梅華林向記者詳解這一科學計劃。利用中微子與水分子原子核發生反應會發出光的特性，玻璃球探測到的光信號會被轉化為電信號，傳輸到陸地上的實驗室。進而開展探索極端宇宙，揭秘宇宙射線起源，尋找新物理規律等前沿研究。
與光學、射電望遠鏡利用電磁波來觀測宇宙不同，“海鈴計劃”的主角是號稱宇宙“隱身人”、“幽靈粒子”的中微子，這一在宇宙大爆炸后不久便出現的粒子，觀測它們可以了解宇宙的早期歷史；中微子還會在超新星爆發、黑洞并合等劇烈天體現象中產生，利用中微子望遠鏡可以研究這些極端的天體現象。2018年，科學家首次發現來自于40億光年以外的獵戶座“耀變體”中微子，證明了其中心有超級黑洞的活動星系核，可加速宇宙射線至幾萬萬億電子伏特，比目前人類最強大的加速器高幾千倍。這一發現，入選《科學》雜志2018年國際最重大科學突破之一。
因為中微子不易捕捉的特性，探測裝置的選址至關重要。梅華林介紹，對宇宙中高能中微子的探測通常選擇在足夠深、足夠暗、足夠干凈的環境里，比如南極的厚冰層、幾百米的深井、幾千米的深海，而且探測器往往都是體型巨大的科學裝置，才能在有限的時間里盡可能多地探測到少之又少的中微子反應。
“海鈴計劃”選址南海，既利用了透明的海水對光的散射、吸收更少的特性，也是因為這里離赤道較近，當利用整個地球作為屏蔽體觀測宇宙時，探測器隨地球自轉掃過的天區更廣。不過，海底洋流會影響探測裝置的運行，“海鈴探路者”團隊需要選擇洋流速度小、適合探測器運行的位置。
為找到適宜布放實驗裝置的海域，2021年9月，由80多位科研人員和工程技術人員組成的“海鈴探路者”海試團隊，帶著他們自研的數套實驗裝置，首次赴南海科考。
當時，科研團隊意外遭遇兩個臺風的夾擊，在評估了潛在風險以及完成實驗的可能性之后，最終決定與臺風搶時間。在晃動不止的船體上，科研人員趕在風力到達頂峰前，采集到了珍貴的深海數據，實現最后一次探測器的布放和數據采集。
梅華林介紹，“海鈴計劃”一期將于2026年在選定海域布放10根串列，探測器的原型樣機也在加緊研發中。未來，“海鈴計劃”將建成能夠全天候、全時段連續工作20—30年的海底中微子望遠鏡，通過發現高能天體中微子源，解答宇宙射線起源的世紀之謎。同時，結合其他觀測手段，理解極端天體現象的深層物理規律，推動我國深海精密儀器及探測技術的發展并發起國際大科學計劃，凝聚優秀科技人才，拓寬人類認知邊界。
《 人民日報 》（ 2024年07月04日 13 版）
