上海交大李政道研究所海铃团队首次在南海观测到大气缪子信号

由我国科研团队搭建、坐标南海逾三千米海底的“深海中微子望远镜”建设，迎来新进展。

据上海交通大学李政道研究所1月30日消息，在国家各部委、上海市科委、海南省政府及上海交通大学的大力支持下，李政道研究所“海铃计划”团队在2024年持续紧锣密鼓地推进探测器核心部件的研发工作，并成功实施了新型探测球舱（hDOM）、粒子鉴别、实时海水光学性质刻度、声学定位等阶段性技术攻坚的深海验证，为建设国际领先的深海中微子望远镜奠定了坚实基础。

hDOM渲染示意图。本文图片来源均为“李政道研究所”官方微信

样机实物

2024年12月初，团队搭载“海洋地质四号”在位于西沙海域的“海铃盆地 (Hai-Ling Basin)” 3500米深处成功布放了一串中微子探测样机，将对核心探测单元hDOM的机械结构、前端读出电子学、集成方案等关键技术进行阶段性验证。该样机将进行长期的自动化运行，期间将对海水放射性同位素信号、大气缪子切伦科夫光信号、海底发光生物信号、海底声学噪声信号以及海水光学性质变化等关键指标进行长期监测，同步完成对中微子望远镜串列关键技术的长时标验证。此次海试数据和经验将为“海铃一期”望远镜的建设提供重要的技术输入。

2024年12月1日，中微子探测样机甲板工作现场及海上布放实况

2024年12月1日，中微子探测样机甲板工作现场及海上布放实况

此外，据李政道研究所介绍，由海铃团队原创提出的混合型光电探测球舱hDOM，在2024年6月于意大利米兰举行的第31届国际中微子物理与天体物理大会（Neutrino 2024）上，得到国际同行广泛关注：Ettore Segreto教授在题为“Novel concepts of light sensors and light detection techniques for neutrino physics（译：用于中微子物理的新型光传感器和光探测技术概念）”的大会报告中，总结了当前中微子物理领域中的前沿探测技术，指出了hDOM在新一代中微子望远镜中的探测潜力。

为了探索在深海中利用切伦科夫光探测之外的技术开展粒子鉴别，并为海铃触发策略和数据采集系统开发提供数据支撑，团队开发了基于塑料闪烁体的缪子探测球舱。缪子球舱海试小分队搭载“海洋地质四号”先后于2024年11月初和12月初进行了两次深海布放，首次在“海铃盆地 (Hai-Ling Basin)”探测到大气缪子信号，并测出了大气缪子流强随海水深度的变化关系（如下图）。目前，相关技术成果已完成投稿。

2024年11月，缪子球海上试验测量结果

缪子球舱在实验室的组装

2024年11月3日，缪子球海上试验现场

同期，团队在“海铃盆地（Hai-Ling Basin）”布放了一套环境潜标，开展为期1年的深海近底层海洋环境观测。该潜标搭载了多种先进海洋监测设备，能够长时间获取原位和定点的深海温盐、海流等关键环境数据。这些数据不仅可为海铃数据分析提供重要的环境背景支持，保证中微子探测效率，还将为海铃望远镜串列的海水动力学计算提供重要输入，保障建成后望远镜阵列在动态环境下的稳定运行。

据澎湃新闻此前报道，“海铃计划” （英文：TRopIcal DEep-sea Neutrino Telescope，TRIDENT）由上海交通大学李政道研究所发起并牵头，旨在探索建设中国首个深海中微子望远镜，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。项目将通过捕捉高能（亚TeV到PeV量级）天体中微子来探索极端宇宙，为我国填补该领域的空白，加速构建我国完备的多信使天文网。

由自然资源部第二海洋研究所研发的环境潜标正在“海洋地质四号”船后甲板完成布放

“海铃计划”2024海试小分队合影

2021年9月初，由上海交通大学牵头的“海铃探路者”项目团队完成首次海试任务，2022年底“海铃一期”项目启动，彼时预计2026年将其建设成为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；预期在2030年前后，“海铃计划”将建成国际上最先进的中微子望远镜。

“海铃计划”的终极大阵列将包括约1200根望远镜串列，像海藻一样垂直锚定于海床上。海铃阵列直径约4公里，总占地面积约为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。

“海铃计划”构想图。阵列成潘路斯（Penrose）密铺几何，约有1200条垂直线缆，每条线缆上约有20个光学模块，线缆位于海洋下方约3500米深处，监测体积为 (4 x 4 x 0.5) 立方公里。

李政道研究所介绍，海铃团队2024年海上试验的成功实施，为海铃计划一期项目的顺利推进奠定了坚实基础，也为我国深海中微子探测技术的发展注入了新的动力。未来，海铃团队将继续深化技术研发和海上试验，稳步迈向建设世界领先的深海中微子望远镜的目标。