在幽暗的我国南海海底3500米处,1000多根千米高的线缆,两两相隔约百米,竖排成掩盖约8立方千米海域的巨型矩阵。不可胜数的中微子如鬼魂般光速穿过矩阵,“点亮”了线缆上串着的一盏盏篮球巨细的玻璃球“圆灯”,捕捉着中微子带来的世界信号。
这样科幻故事般的局面,描绘的正是南海中微子望远镜方案,由上海交通大学李政道研讨所牵头的大科学设备。
“每个玻璃球‘圆灯’里,放置着多个光电勘探器材,每根线多个玻璃球舱,连珠成线,像不像一串串感应世界动静的风铃?咱们形象地称为‘海铃方案’。”在李政道研讨所试验室,青年学者梅华林向记者详解这一科学方案。使用中微子与水分子原子核发生反响会宣布光的特性,玻璃球勘探到的光信号会被转化为电信号,传输到陆地上的试验室。从而展开探究极点世界,揭秘世界射线来源,寻觅新物理规则等前沿研讨。
与光学、射电望远镜使用电磁波来观测世界不同,“海铃方案”的主角是声称世界“隐身人”、“鬼魂粒子”的中微子,这一在世界大爆炸后不久便呈现的粒子,观测它们能了解世界的前期前史;中微子还会在超新星迸发、黑洞并合等剧烈天体现象中发生,使用中微子望远镜可以研讨这些极点的天体现象。2018年,科学家初次发现来自于40亿光年以外的猎户座“耀变体”中微子,证明了其间心有超级黑洞的活动星系核,可加快世界射线至几万万亿电子伏特,比现在人类最强壮的加快器高几千倍。这一发现,当选《科学》杂志2018年世界最严重科学打破之一。
由于中微子不易捕捉的特性,勘探设备的选址至关重要。梅华林介绍,对世界中高能中微子的勘探一般挑选在满足深、满足暗、满足洁净的环境里,比方南极的厚冰层、几百米的深井、几千米的深海,并且勘探器往往都是体型巨大的科学设备,才干在有限的时间里尽可能多地勘探到少之又少的中微子反响。
“海铃方案”选址南海,既使用了通明的海水对光的散射、吸收更少的特性,也是因这儿离赤道较近,当使用整个地球作为屏蔽体观测世界时,勘探器随地球自转扫过的天区更广。不过,海底洋流会影响勘探设备的运转,“海铃探路者”团队要挑选洋流速度小、合适勘探器运转的方位。
为找到适合布放试验设备的海域,2021年9月,由80多位科研人员和工程技能人员组成的“海铃探路者”海试团队,带着他们自研的数套试验设备,初次赴南海科考。
其时,科研团队意外遭受两个飓风的夹攻,在评价了潜在危险以及完结试验的可能性之后,终究决议与飓风抢时间。在晃动不止的船体上,科研人员赶在风力抵达高峰前,收集到了宝贵的深海数据,完成最终一次勘探器的布放和数据收集。
梅华林介绍,“海铃方案”一期将于2026年在选定海域布放10根串列,勘探器的原型样机也在赶紧研制中。未来,“海铃方案”将建成可以全天候、全时段继续作业20—30年的海底中微子望远镜,经过发现高能天体中微子源,回答世界射线来源的世纪之谜。一起,结合其他观测手法,了解极点天体现象的深层物理规则,推进咱们国家深海精密仪器及勘探技能的开展并建议世界大科学方案,凝集优异科学技能人才,拓展人类认知鸿沟。
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