在國家各部委、上海市科委、海南省政府及的大力支援下，上海交通大學李政道研究所、海南研究院“海鈴計劃”團隊在2024年持續緊鑼密鼓地推進探測器核心部件的研發工作，併成功實施了新型探測球艙（hDOM）、粒子鑑別、實時海水光學性質刻度、聲學定位等階段性技術攻堅的深海驗證，為建設國際領先的深海望遠鏡奠定了堅實基礎。
12月初，團隊搭載“海洋地質四號”在位於西沙海域的“海鈴盆地 (Hai-Ling Basin)” [1] 3500米深處成功布放了一串中微子探測樣機，將對核心探測單元hDOM的機械結構、前端讀出電子學、整合方案等關鍵技術進行階段性驗證。該樣機將進行長期的自動化執行，期間將對海水放射性同位素訊號、大氣繆子切倫科夫光訊號、海底發光生物訊號、海底聲學噪聲訊號以及海水光學性質變化等關鍵指標進行長期監測，同步完成對中微子望遠鏡串列關鍵技術的長時標驗證。此次海試資料和經驗將為“海鈴一期”望遠鏡的建設提供重要的技術輸入。
左圖為hDOM渲染示意圖
右圖為樣機實物
2024年12月1日中微子探測樣機甲板工作現場及海上布放實況
由海鈴團隊原創提出的混合型光電探測球艙hDOM，在2024年6月於義大利米蘭舉行的第31屆國際中微子物理與天體物理大會（Neutrino 2024）上，得到國際同行廣泛關注：Ettore Segreto教授在題為“Novel concepts of light sensors and light detection techniques for neutrino physics（譯：用於中微子物理的新型光感測器和光探測技術概念）”的大會報告中，總結了當前中微子物理領域中的前沿探測技術，指出了hDOM在新一代中微子望遠鏡中的探測潛力。
2024年6月國際中微子物理與天體物理大會（Neutrino 2024）上對海鈴計劃正在研發中的混合光電探測球艙 hDOM 的介紹 [2]
為了探索在深海中利用切倫科夫光探測之外的技術開展粒子鑑別，併為海鈴觸發策略和資料採集系統開發提供資料支撐，團隊開發了基於塑膠閃爍體的繆子探測球艙。繆子球艙海試小分隊搭載“海洋地質四號”先後於11月初和12月初進行了兩次深海布放，首次在“海鈴盆地 (Hai-Ling Basin)”探測到大氣繆子訊號，並測出了大氣繆子流強隨海水深度的變化關係(下右圖)。目前，相關技術成果已完成投稿，arXiv連結為[3]。
繆子球艙在實驗室的組裝（上圖），2024年11月3日 繆子球海上試驗現場（下左圖）以及測量結果（下右圖）
同期，團隊在“海鈴盆地（Hai-Ling Basin）”布放了一套環境潛標，開展為期1年的深海近底層海洋環境觀測。該潛標搭載了多種先進海洋監測裝置，能夠長時間獲取原位和定點的深海溫鹽、海流等關鍵環境資料。這些資料不僅可為海鈴資料分析提供重要的環境背景支援，保證中微子探測效率，還將為海鈴望遠鏡串列的海水動力學計算提供重要輸入，保障建成後望遠鏡陣列在動態環境下的穩定執行。
由自然資源部第二海洋研究所研發的環境潛標正在“海洋地質四號”船後甲板完成布放
海鈴計劃 2024海試小分隊合影
海鈴團隊2024年海上試驗的成功實施，為海鈴計劃一期專案的順利推進奠定了堅實基礎，也為我國深海中微子探測技術的發展注入了新的動力。未來，海鈴團隊將繼續深化技術研發和海上試驗，穩步邁向建設世界領先的深海中微子望遠鏡的目標。
“海鈴計劃”得到科學技術部國家重點研發計劃（2022YFA1605500、2023YFC3107400）、國家自然科學基金重大科研儀器研製專案（12427809）、上海市科委重大專項（22JC1410100）、上海市科委高水平國際聯合研究培育專案（24590780100）的支援，在此深表感謝。另外，感謝海南省三亞崖州灣科技城管理局對建設海鈴集裝實驗室的大力支援。
[1] https://www.nature.com/articles/s41550-023-02087-6
[2] https://agenda.infn.it/event/37867/contributions/233937/
[3] https://arxiv.org/pdf/2501.17639
資訊來源：上海交通大學海南研究院 李政道研究所海鈴團隊。
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