深海追星人

2023-03-20 15:29:53    来源:中国科学报    

咸湿的海风裹着汽油味,船被海浪拍得摇摇晃晃。闲来无事的船员们,正支着鱼竿钓鱿鱼。此刻,已是凌晨两点,高博坐在甲板上,望着摇晃的星空,心沉到了水下1800米深处。


(资料图片仅供参考)

船停在西沙群岛附近,白天,他们把装着仪器设备的玻璃球沉进海里。这会儿,设备的探测数据正通过电缆传回船舱里的电脑主机。

“想什么呢?”高博的思绪被打断。

大高个儿刘成从朦胧灯光里摇晃着走过来,高博看了看他,又仰起头:“你看,这里的星空跟海子山上真不一样。”

高博和刘成,是中国科学院高能物理研究所的科研人员。他们曾在海拔4410米的海子山上,用3年时间建起了世界上海拔最高、规模最大的宇宙射线探测装置——高海拔宇宙线观测站(LHAASO)。

这两年,LHAASO陆续发现了一些新迹象,让人兴奋却难以解释。他们琢磨了很久,决定从高原下来,走进深海,寻找解谜的可能。

去海里追星

沿着高博的目光,刘成向星空望去,恍惚间以为是谁放了孔明灯。海子山上的星星是亮的,海船上的星星是晃的。刘成想,怎么才能捉住星空里暗藏的信号。

过去一个多世纪里,不知道多少科学家都曾像他这样想过。

1912年,德国科学家韦克多?汉斯,坐着热气球飞到5000多米的高空,意外发现了来自外太空的带电高能粒子流——宇宙线。这个发现让他获得了1936年的诺贝尔物理学奖,却也给世人留下一个谜题:宇宙线从哪里来?

自那之后,他们向宇宙发射卫星,想直接捉住原初的宇宙线粒子;去南极凿冰,在冰下几千米深处装探测器,等待宇宙线信使——中微子的降临。

“折腾”了一个世纪,问题却还在那里,没有一个清晰、完美的解答。

2021年,LHAASO团队在《自然》和《科学》杂志上连续发布重大成果,发现在银河系内存在大量超出理论预期的超高能伽马射线源。这是人类为数不多的、接近未知源头的机会。然而,他们依然无法令人信服地证明,这些伽马射线就是来自宇宙线的源头。

能回答这个问题的,只有中微子。如果伽马射线和宇宙线有关,那么,高能中微子就一定会与伽马射线一同来到地球。

探测中微子,需要把探测器放在冰或水里。鉴于全世界现有装备的探测探测灵敏度不够,都无法与LHAASO形成有效的联合观测,LHAASO的首席科学家曹臻提出,建一个能够与LHAASO相匹配的巨型中微子望远镜。

在他们看来,如何找出经济、有效的解决方案,是核心问题,而把它沉进千米深的海底则是一个“很有吸引力的想法”。

这项任务落在了高博、刘成所在的LHAASO水切伦科夫望远镜团队身上,负责人是40岁出头的陈明君。

去海底建望远镜,需要考虑的技术问题很多,比方说,探测器怎么扛住千米深的水压,水下的探测器之间怎么协同一致,水下探测信号怎么回传。

尽管尚未立项,他们还是决定先去海里试验一下。

[责任编辑:h001]
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