浩瀚宇宙中,每秒都有數十億個神秘粒子悄無聲息地穿透人體,它們就是被科學界稱為“幽靈粒子”的中微子。這些誕生于恒星核反應、超新星爆發(fā)等極端天體物理過程的粒子,攜帶著關于宇宙射線起源、暗物質本質等重大科學問題的關鍵線索。
為捕捉這些難以捉摸的粒子,中國科學家在南海1700米深處展開了一場科技攻堅。作為“海鈴計劃”的核心環(huán)節(jié),上海交通大學李政道研究所團隊成功測試了名為“Spider”的深海部署裝置。這套仿生學設計的系統(tǒng)猶如深海中的“蜘蛛大俠”,能將20個傳感器球艙沿700米長的探測串精準布置,每個球艙的定位誤差控制在毫米級。
在高壓、強洋流的深海環(huán)境中實現如此精密的操作絕非易事。研究團隊從蜘蛛織網過程中獲得靈感,開發(fā)出彈性釋放機制,通過液壓驅動的釋放機構和特殊設計的彈性纜繩,既控制了探測串的展開速度,又能吸收洋流沖擊保持結構穩(wěn)定。精密深度傳感器實時監(jiān)測每個球艙的位置,確保整個部署過程符合預設程序。
全球中微子天文學的發(fā)展始終與極端環(huán)境探索緊密相連。南極冰層下的IceCube天文臺自2011年運行以來,已在冰下1450米至2450米深度部署了5160個光學傳感器,首次探測到來自遙遠星系的高能宇宙中微子。地中海海底的KM3NeT項目則另辟蹊徑,其兩座探測器在2024年記錄下能量最高的宇宙中微子事件。
相較于冰層探測,深海環(huán)境具有獨特優(yōu)勢。海水密度更高,切倫科夫光的傳播特性更利于探測,而赤道附近的選址能提供觀測南半球天空的獨特視角。“海鈴計劃”選址南海正是基于這種地理考量,作為全球最靠近赤道的大型中微子望遠鏡陣列,它將與IceCube、KM3NeT形成互補的全球觀測網絡。
2025年1月,項目團隊宣布在南海3000米深海首次觀測到大氣繆子信號,這項突破性進展驗證了深海環(huán)境的探測可行性。從彈性釋放機制到液壓驅動系統(tǒng),從深度傳感器到抗洋流纜繩,“Spider”裝置集成了多項創(chuàng)新技術,其成功部署標志著中國在中微子天文學領域邁出關鍵一步。











