策源力 ENGINE
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互补。”徐东莲介绍，“海铃”一期
项目已于2022年底启动，拟在选定海
域建设10根望远镜串列，预计于2026
年建成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；终极目标是建立终极大阵列。
终极大阵列将由1200根垂直线
缆组成，每根线缆长约700米，线缆
间距70到100米，它们像海藻一样垂
直“生长”在海床上。这些线缆共搭
载2.4万个高分辨率光学探测球，整
个阵列直径约4公里，总占地约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。
科学家预计，“海铃”探测器阵
列建成一年内可发现鲸鱼座中棒旋星
系的稳定中微子源，并能发现类似于
“冰立方”利用十年数据才初步观察
到的超大质量黑洞的中微子爆发，在
2030年前后成为国际上最先进的中微
子望远镜。
全球中微子探测器，谁最大咖？
由“海铃”望远镜便可知，中
微子探测器是名副其实的庞然大物，
尽管它的观测对象是小得不能再小的
“幽灵粒子”。不止“海铃”，世界
各地的中微子探测尺寸都特别大。科
学家之所以要设计中微子探测“大科
学装置”，是因为中微子无法直接探
测，只能通过技术手段探测中微子与
外界相互作用时产生的较重带电粒
子；同时，为了观测效果最大化，探
测器的尺寸要足够大，使用寿命要足
够长。
世界上最大的中微子望远镜，是
埋藏于南极洲2.5公里深冰层下的冰
立方。冰立方是由5000多个“光学
舱”形成的方圆1平方公里以上的探
测器阵列，当来自宇宙的中微子和深
冰探测器内的原子发生相互作用，可
能产生带电粒子，后者穿过冰层时会
被传感器感知到，并使其发光。研究
人员据此来确定中微子的能量和方向
以及来源。
2013年，冰立方首次发现银河系
外的两个高能中微子，开启中微子天
文学新时代；2017年和2022年又相继
发现来自银河系外两个黑洞的几十个
中微子；今年6月，更首次探测到银
河系的中微子，证实了地球周围的宇
宙环境中也存在产生中微子的天体。
建在地下1.5公里深处的DUNE，
是美国费米国家实验室主持的深层地
下中微子实验装置。它将进行世界上
最大的中微子实验：利用粒子加速器
发射一束高能中微子，后者穿过1300
公里地壳后到达另一地下研究设施
SURF，与其中的氩气相撞并留下能量
痕迹，以供科学家探索中微子振荡问
题。DUNE目前正在建设中，物理数
据采集计划于2028年开始。
此外，位于地下1000米处的日
本超级神冈探测器也在建设中。它是
一个装了5万吨超纯水的圆柱体“水
箱”，内壁布满光电倍增管，用来监
测中微子与水中氢原子氧原子相撞发
生作用时发出的微光，以供科学家研
究中微子性质。它的前身是“神冈核
衰变实验”，于1987年发现了大麦哲
伦云中超新星1987A爆发时产生的中
微子。后来其被日本政府由3000吨级
升级为5万吨级的超级神冈实探测器。
与日本、欧美相比，我国中微子
研究起步较晚。第一代中微子实验装
置，是2011年底投入运行的大亚湾
核反应堆中微子实验，于2012年成
功发现了第三种全新的中微子振荡模
式，完善了对三类中微子相互转变的
理解，实验团队因此荣获2016年基础
物理学突破奖。这一发现对精确部署
未来中微子实验具有重要指导意义。
基于此，国际上立刻启动了多个中微
子实验。大亚湾核反应堆中微子实验
装置使我国中微子研究“从无到有”
并跨入了国际先进行列，它于2020年
12月退役。
“海铃探路者”在上海交通大学船海工程试验中心进行水池测试
