如何“见微知著”，通过中微子探索极端宇宙？

9月10日上午，2023年浦江创新论坛全体大会上，李政道学者、李政道研究所副教授徐东莲带来了关于极端宇宙探索的分享。

全体大会现场 主办方 供图

徐东莲说，人类一直是用光来探索宇宙的，得到了今日的宇宙观，宇宙起源于140亿年前的大爆炸，创造了时空和万物，包括宇宙中的基本粒子，他们是构成宇宙最小的单元。其中，中微子很神奇，不带电，只参与弱相互作用和引力作用。他们可以从致密的天体环境当中逃离出来，他们也能用于研究极端宇宙。

“宇宙中产生中微子的源头非常多，都和极端的物理过程相关，比如宇宙大爆炸时的中微子，充斥着每一寸的宇宙空间。太阳核聚变产生海量的中微子，我们地球的生命体是浸泡在太阳产生的中微子的海洋里面。”徐东莲说，每一秒钟有百亿个太阳中微子穿越我们的指甲盖。

而最高能量端就是来自宇宙深处的黑洞，被预言会产生超高能的中微子，到达地球的通量很低，徐东莲说大约等待100倍宇宙年龄才能等到一个黑洞中微子穿越我们的身体。

徐东莲说，一些黑洞附近致密的环境下，光子可能会被吸收掉，只有中微子可以逃逸，通过捕捉这些中微子就能找到源头，通过中微子研究极端的宇宙是一个独特的探侦。

“我们要捕捉他们就要建设非常大型的中微子望远镜来达成，1960年苏联理论物理学家提出可以在深海里面安装阵列式的光敏探测器，捕捉中微子反应产生的次级粒子产生的光。隔点阵列要达到立方公里的监控体量。南极的冰立方就是首个达到立方公里体量的中微子望远镜。”徐东莲说，冰立方2010年建成，2013年首次发现并开启了中微子天文学新的时代。

据徐东莲透露，2022年冰立方用了10年累计的数据成像出了距离地球4700万光年外的活动星系，这个活动星系黑洞被大量的尘埃覆盖，高能光子也无法逃逸，但是中微子逃逸了。冰立方打开了通过中微子研究极端宇宙的新的窗口，现在全球范围内都在紧锣密鼓地开展筹建下一代性能大幅提升的中微子望远镜。

“宇宙是无穷的，性能大幅提升的中微子望远镜为我们获得大幅提升的天体中微子的搜集统计量，通过数据共享可以联合全球的科学家对这些极端天体现象进行挖掘，进一步理解极端宇宙。”徐东莲说，中微子望远镜一个显著的特征就是它可以把整个地球作为一个屏蔽体，探求地球对面穿越而来的中微子，可以通过中微子望远镜接收地球对面穿行而来的中微子，实现对地球做CT，透视地球。

徐东莲也是“海铃计划”的首席科学家，“海铃计划”旨在探索建设中国首个深海中微子望远镜，通过捕捉高能天体中微子来探索极端宇宙，她期待着可以实现见微知著，静听寰宇。