李政道研究所团队勇闯3个“无人区”

近日，我国深海中微子探测技术取得重大进展：上海交通大学自主研制的柔性潜标精密布放装置“蜘蛛系统”成功完成全功能海试，实现近底悬停、水下机器人辅助解锁、串列自主上浮与展开等一系列高难度动作。

“海铃计划”蜘蛛系统海试准备入水

解放日报·上观新闻记者11日从上海科技系统专场报告会上了解到，从2400米深的四川锦屏山岩层之下，到4320米高的青藏高原赛什腾山之巅，来自上海交大李政道研究所的多支团队，正利用我国极限自然条件的优势，建设专用科学装置群、实现极限探测能力，勇闯深海、深空、深地的“无人区”。

李政道研究所航拍

此次“蜘蛛”下水实施了深海精密仪器布设，是上海交大发起的深海中微子望远镜建设计划——“海铃计划”的工程试验。这项多学科交叉的大科学计划，捕捉来自天体和地球大气核反应过程产生的看不见、摸不着的基本粒子——高能中微子，探索驱动极端宇宙现象的深层规律，解答宇宙射线起源之谜，加速我国完备多信使天文网的建设，推动粒子物理、天体物理、地球物理、海洋科学等前沿交叉研究。

海铃中微子望远镜全阵列效果图

“深海望远镜阵列，犹如一片南海海底的‘风铃’，这也是我们‘海铃计划’名字的由来。”“海铃”团队负责人徐东莲告诉记者，按计划，预计在2030年，中微子望远镜整体布设于3500米深的西沙海域底部，由约1000根中微子探测潜标组成，形成直径约4公里的圆盘状阵列。

蜘蛛系统SPDIER工作原理示意图

打开“海铃计划”构想图，只见每根垂直潜标高约700米，悬挂20个耐高压光学探测球舱，每一根都比“东方明珠”塔还高。作为国际首创的深海中微子探测潜标专用载具，“蜘蛛系统”历经8个版本迭代与多轮测试，使这些精密中微子探测潜标能够在深海环境下有序展开，攻克了超长柔性线缆的深海精准布放这一国际难题。

水下机器人操作解锁

脚踏实地，仰望星空。“向极宏观拓展、向极微观深入、向极端条件迈进、向极综合交叉发力，突破人类认知边界”，在中国科学院院士、李政道研究所所长张杰带领下，不止深海探测的“海铃”，深地探测PandaX团队正在锦屏地下实验室开展暗物质直接探测研究，而深空探索JUST望远镜项目团队则正在青海冷湖建设国内最高性能的大型通用型光谱望远镜，一起形成了“上天入地下海”的立体研究格局，打造基础研究的“上海学派”。

JUST光谱望远镜效果图

眼下，JUST光谱望远镜团队的郑宪忠团队正在冷湖当地海拔4320米的山顶，建起我国首台大型通用型光谱望远镜。这里是全球天文学家的“朝圣之地”，却也是柴达木盆地西北的四大无人区核心区域，正用极端气候、高原反应和复杂地形考验着科学家的意志力。

冷湖赛什腾山台址

为JUST望远镜安一个“家”需要10年时间。郑宪忠表示，它有一个4.4米口径的主镜，重达10吨，需要架3层楼那么高。同时，它具备最先进的镜面校正技术，能在同一个焦面上一次性精准“看到”2000个天体，“这就像是用2000个针尖，同时精准戳中2000个只有发丝直径十分之一的地方，难度极高。”

位于锦屏地下实验室二期B2实验厅的PandaX-4T实验装置

来自PandaX团队的周宁，更是从2009年开始就在四川锦屏山2400米深的岩石之下探寻暗物质，“这种理论中存在但不可见的物质，或许是解开宇宙奥秘的一把关键钥匙。”深洞中，PandaX-4T探测器是国际上首个4吨级液氙探测器，其中的液氙是暗物质最可能“撞到”的普通物质，一旦碰撞发出微弱的相互作用信号，就意味着可能捕捉到了暗物质的踪迹。

PandaX团队实验人员合影

“我经常被问到，你们实验至今已经16年了，现在情况到底怎样了？”在11月11日召开的“为国担当、勇为尖兵”先进事迹报告会(科技专场)上，周宁直言，“很抱歉地告诉大家，至今结果依然是零，甚至我们也不知道未来究竟能不能找到它。即便如此，我们从没想过放弃。”一年前，他们首次观测到太阳中微子和原子核相干弹性散射的迹象，用16年时间终于“听到”微弱的信号，并继续向着至暗的深地发出天问。

来源：上观新闻