在南海深海的一片寂靜之下，一項(xiàng)足以改變?nèi)祟愑^察宇宙方式的大科學(xué)工程正在悄然成形。中國科學(xué)家計(jì)劃在海底3500米的黑暗世界里，布下一片前所未有的“風(fēng)鈴陣”，構(gòu)建人類迄今最大規(guī)模的中微子探測設(shè)備，這便是由上海交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)牽頭研發(fā)的“海鈴計(jì)劃”。

就在近日，這項(xiàng)工程的關(guān)鍵裝備——光電探測器柔性潛標(biāo)載具順利完成海試，這意味著首批潛標(biāo)有望在明年正式下海布放，“海鈴計(jì)劃”也從方案走向現(xiàn)實(shí)。

深?！昂ｂ彙保阂慌_隱藏在海底的中微子望遠(yuǎn)鏡

“海鈴計(jì)劃”的名字極富畫面感。未來的南海深處，將布滿上千根潛標(biāo)，數(shù)以萬計(jì)的透明光學(xué)球艙懸掛在海水里，仿佛一片隨海流輕輕擺動的巨大風(fēng)鈴陣。

但它們的使命并不是“聽風(fēng)”，而是傾聽來自浩瀚宇宙深處的微弱信號——中微子。

這些粒子有一個讓人印象深刻的外號：幽靈粒子。
因?yàn)樗粠щ?、幾乎沒有質(zhì)量，每秒都有數(shù)百億個從你我身體穿過，我們卻絲毫沒有感覺。它能穿透地球，就像影子掠過墻壁，不留痕跡，因此“捉住”它極其困難。

但就是這種若隱若現(xiàn)的粒子，隱藏著關(guān)于宇宙誕生、黑洞和極端天體的信息。只有捕捉到它，人類才能真正向宇宙深處繼續(xù)發(fā)問。

為什么一定要在深海捕捉中微子？

科學(xué)家捕捉中微子并不是“抓住”它，而是等它偶爾和水中的原子核或電子“撞一下”。當(dāng)它以極高能量撞擊水分子后，會激發(fā)出一種藍(lán)色的閃光——切倫科夫光，幾乎一瞬即逝。

深海，是天然的巨大暗室。

? 3500米深處沒有陽光干擾；
? 海水純凈透明；
? 海底穩(wěn)定寧靜；
? 可構(gòu)建超大規(guī)模的三維探測陣列。

面對一個穿透地球都不費(fèi)力的粒子，探測設(shè)備越大，捕捉成功的概率就越高。全球現(xiàn)有最大裝置的有效體積是 1 立方公里，而海鈴計(jì)劃要將探測體積擴(kuò)大到 10 立方公里，是直接跨越一個數(shù)量級的提升。

規(guī)模越大，越有可能截獲來自宇宙深處的高能信號。

深海里的“眼睛”：兩萬多個透明球艙如何工作

記者走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室看到的透明球體，就是“海鈴計(jì)劃”的核心——深海光學(xué)探測球艙。它透明堅(jiān)固，看似像一個巨型“燈泡”，實(shí)則是高度敏感的光電探測裝置。

它的功能可以概括成一句話：

只要一個單光子擊中，它就能“看見”。

這是因?yàn)榍蚺搩?nèi)部有強(qiáng)大的放大系統(tǒng)，能將微弱信號成千上萬倍放大，轉(zhuǎn)化為清晰可讀的數(shù)據(jù)。

未來，“海鈴計(jì)劃”將在海底布設(shè)：

• 1000根左右潛標(biāo)

• 每根潛標(biāo)長約700米

• 每根懸掛約20個球艙

• 總計(jì)超過2萬個探測球艙

當(dāng)某個方向出現(xiàn)藍(lán)光閃爍，幾百、幾千個球艙會同時捕捉到信號，通過時間差和亮度計(jì)算，就能反推出中微子的來源方向，實(shí)現(xiàn)“宇宙望遠(yuǎn)鏡”的功能。

從“蜘蛛吐絲”獲取靈感：潛標(biāo)如何精準(zhǔn)落海？

另一項(xiàng)關(guān)鍵突破來自潛標(biāo)布放技術(shù)。

要在3500米海底放下上千根700米長的潛標(biāo)，并且間距規(guī)則、互不纏繞，是一個幾乎不可思議的工程。

科研團(tuán)隊(duì)從蜘蛛吐絲中獲得啟發(fā)：

潛標(biāo)被整整齊齊卷在“卷軸”里，沉入海底后自動展開，像蜘蛛絲一樣自然垂落。

這個“蜘蛛系統(tǒng)”包含：

• 底部的潛標(biāo)錨定裝置

• 上方的卷軸布放裝置

• 連接兩者的高強(qiáng)度纜繩

流程是這樣的：

1. 整套裝置被吊入深海；

2. 到達(dá)海底后，水下機(jī)械臂解開連接繩；

3. 底座留在海底固定潛標(biāo)；

4. 卷軸在浮力塊作用下緩慢上升；

5. 潛標(biāo)隨著卷軸上升被逐段釋放；

6. 全部展開后卷軸自動回到海面回收。

這一套流程精確、安全、可規(guī)?；瘡?fù)制，團(tuán)隊(duì)經(jīng)歷8次重大迭代才最終成功。

多項(xiàng)自主創(chuàng)新，讓“海鈴”成為全球焦點(diǎn)

“海鈴計(jì)劃”不僅規(guī)?？涨?，“技術(shù)含量”同樣拉滿，多項(xiàng)創(chuàng)新都是全球首創(chuàng)：

1. “復(fù)眼式”探測球艙設(shè)計(jì)

參照昆蟲復(fù)眼，幾乎球體每個方向都能感光，更適合海水這種復(fù)雜環(huán)境。

2. 光電倍增管＋硅光探測器混合方案

提升響應(yīng)速度和方向判斷精度，這是國際首創(chuàng)。

3. 深海實(shí)時光學(xué)標(biāo)定系統(tǒng)

航道、海流、透明度等環(huán)境隨時變化，系統(tǒng)能實(shí)時調(diào)整，保持望遠(yuǎn)鏡“清晰成像”。

4. 低緯度位置帶來的全天覆蓋能力

與南極“冰立方”互補(bǔ)，一南一北共同構(gòu)成未來全球中微子觀測網(wǎng)絡(luò)。

2026年目標(biāo)：完成10根驗(yàn)證陣列

按照目前進(jìn)度：

• 2018年啟動研發(fā)

• 2021年完成選址

• 2024年底載具海試成功

• 2025年初開始布放

• 2026年目標(biāo)：完成10根潛標(biāo)陣列，實(shí)現(xiàn)全套技術(shù)驗(yàn)證

待驗(yàn)證完成后，“海鈴”將進(jìn)入大規(guī)模布放階段，未來將成為全球最大、最敏銳的中微子探測平臺。

這不僅是中國的海底工程，也是人類探索宇宙的新路徑

“海鈴計(jì)劃”讓中國正式加入中微子天文前沿競賽，與美國南極冰立方、歐洲地中海KM3NeT形成三足鼎立格局。

更重要的是，它為人類提供了一種新的“看宇宙的方法”：

• 它能看到光看不到的地方；

• 能穿透行星、恒星、黑洞周圍的屏障；

• 能揭示極端天體的真實(shí)模樣；

• 能為宇宙起源提供關(guān)鍵線索。

深海與宇宙，看似遙遠(yuǎn)，卻在“海鈴計(jì)劃”里緊緊連接在一起。