在幽暗的中国南海海底3500米处(chu)，1000多根千米高的线(xian)缆，两两相隔约(yue)百米，竖排(pai)成覆盖约(yue)8立方千米海域的巨型矩阵。不计其数的中微子(zi)如幽灵般(ban)光速穿过矩阵，“点亮”了线(xian)缆上串着的一盏盏篮球大小的玻璃球“圆灯”，捕(bu)捉着中微子(zi)带来的宇宙信号。
这样(yang)科(ke)幻故事般(ban)的场面，描(miao)绘的正是南海中微子(zi)望远镜计划，由上海交通大学李政(zheng)道研究(jiu)所牵头的大科(ke)学装(zhuang)置。
“每(mei)个玻璃球‘圆灯’里，放置着多个光电探测器件，每(mei)根线(xian)缆会串起20多个玻璃球舱，连珠成线(xian)，像不像一串串感应宇宙声响的风铃？我们(men)形象地称为‘海铃计划’。”在李政(zheng)道研究(jiu)所实验室(shi)，青年学者(zhe)梅华林向记者(zhe)详(xiang)解这一科(ke)学计划。利用中微子(zi)与水分子(zi)原子(zi)核发生反应会发出光的特(te)性，玻璃球探测到的光信号会被转化(hua)为电信号，传输到陆地上的实验室(shi)。进而开展(zhan)探索极端宇宙，揭秘宇宙射线(xian)起源(yuan)，寻找新物理规(gui)律等(deng)前沿研究(jiu)。
与光学、射电望远镜利用电磁波来观测宇宙不同，“海铃计划”的主角是号称宇宙“隐(yin)身人”、“幽灵粒(li)子(zi)”的中微子(zi)，这一在宇宙大爆(bao)炸后不久便出现的粒(li)子(zi)，观测它们(men)可以了解宇宙的早期历史；中微子(zi)还会在超(chao)新星爆(bao)发、黑洞并(bing)合等(deng)剧(ju)烈天体现象中产(chan)生，利用中微子(zi)望远镜可以研究(jiu)这些极端的天体现象。2018年，科(ke)学家首次发现来自于(yu)40亿光年以外(wai)的猎(lie)户座“耀变体”中微子(zi)，证(zheng)明了其中心有超(chao)级黑洞的活动(dong)星系(xi)核，可加速宇宙射线(xian)至几(ji)万万亿电子(zi)伏特(te)，比目前人类最强大的加速器高几(ji)千倍。这一发现，入选《科(ke)学》杂志2018年国际最重大科(ke)学突破(po)之一。
因为中微子(zi)不易捕(bu)捉的特(te)性，探测装(zhuang)置的选址至关重要。梅华林介绍，对(dui)宇宙中高能(neng)中微子(zi)的探测通常选择在足够深、足够暗、足够干净的环境里，比如南极的厚冰层、几(ji)百米的深井、几(ji)千米的深海，而且探测器往往都是体型巨大的科(ke)学装(zhuang)置，才(cai)能(neng)在有限的时间里尽可能(neng)多地探测到少之又(you)少的中微子(zi)反应。
“海铃计划”选址南海，既利用了透明的海水对(dui)光的散射、吸收更少的特(te)性，也(ye)是因为这里离赤道较近，当(dang)利用整个地球作为屏(ping)蔽体观测宇宙时，探测器随地球自转扫过的天区更广。不过，海底洋流会影响探测装(zhuang)置的运行(xing)，“海铃探路者(zhe)”团队需要选择洋流速度小、适合探测器运行(xing)的位置。
为找到适宜布放实验装(zhuang)置的海域，2021年9月，由80多位科(ke)研人员和(he)工程技术(shu)人员组成的“海铃探路者(zhe)”海试(shi)团队，带着他们(men)自研的数套实验装(zhuang)置，首次赴南海科(ke)考。
当(dang)时，科(ke)研团队意外(wai)遭遇两个台风的夹击，在评估了潜在风险(xian)以及完成实验的可能(neng)性之后，最终决定与台风抢时间。在晃动(dong)不止的船体上，科(ke)研人员赶(gan)在风力到达顶峰前，采集到了珍贵(gui)的深海数据，实现最后一次探测器的布放和(he)数据采集。
梅华林介绍，“海铃计划”一期将于(yu)2026年在选定海域布放10根串列，探测器的原型样(yang)机也(ye)在加紧研发中。未来，“海铃计划”将建成能(neng)够全天候、全时段连续工作20—30年的海底中微子(zi)望远镜，通过发现高能(neng)天体中微子(zi)源(yuan)，解答宇宙射线(xian)起源(yuan)的世纪之谜。同时，结合其他观测手段，理解极端天体现象的深层物理规(gui)律，推动(dong)我国深海精密(mi)仪器及探测技术(shu)的发展(zhan)并(bing)发起国际大科(ke)学计划，凝(ning)聚优秀(xiu)科(ke)技人才(cai)，拓宽人类认知边界。