在太空中部署望远镜是一回事。在海底深处制造其中两个本身就是一项艰巨的任务。
在一艘航行于地中海的船上,物理学家们——通常不以海上航行而闻名——勇敢地进行了为期一周的航行和汹涌的海水,夜以继日地工作来部署望远镜的探测器。
这些望远镜的设计目的不是探测光,而是探测中微子。这些亚原子粒子从神秘、未知的空间领域以高能量喷出。但这种高能中微子非常罕见,而且非常隐蔽,研究它们的探测器必须非常庞大。因此,科学家们正在地中海一立方公里的区域配备了旨在捕获它们的光收集装置。
“如果你想到这一点就很奇怪了。我们想做天文学,为了观察宇宙,我们在水下放置了一台望远镜。”意大利卡塔尼亚国家核物理研究所的物理学家西蒙·比亚吉 (Simone Biagi) 说道。
这个立方千米中微子望远镜(KM3NeT)由两台望远镜组成,两台望远镜由排列在垂直电缆上的玻璃小玩意组成。每根链子都像一条长达 700 米的珍珠项链一样悬挂在水中。每个小玩意都是一个 44 厘米宽的耐压球体,包含 31 个光电倍增管,可以感应中微子撞击海水时产生的光。
研究人员每年都会在为期一个月的活动中部署探测器。在 2024 年 10 月上一次活动结束时,望远镜拥有 57 根望远镜。最终,数百根这样的电缆将在西西里岛和法国南部海岸海面以下几公里处的水流中摇摆。意大利坎帕尼亚大学“Luigi Vanvitelli”的天体粒子物理学家 Daniele Vivolo 表示:“这真的就像一片森林,一片漆黑的水下森林,因为我们身处深渊。”
西西里望远镜旨在研究来自太空的高能中微子。法国将研究大气中的中微子,以了解它们如何振荡,或者(序列号:10/6/15)。这个概念类似于南极的中微子观测站,它在冰中而不是水中寻找闪光(序列号:23年6月29日)。研究人员已经将部分完成的望远镜用于科学研究,例如寻找量子引力的效应关于中微子和测量中微子振荡。
在部署活动期间,科学家必须处于绝对领先地位。 Biagi 说,船上每一秒的成本约为 1 美元。 “如果你浪费一个小时去做愚蠢的事情,这会对成本产生影响。”他们因睡眠时间不规律而感到疲倦,甚至晕船,如果出现问题(无论是设备问题还是不利的天气问题),他们必须做出关键决定。
船上的起重机将卷绕在 2.5 米宽的下水结构内的每根钢绞线慢慢地降低到海底。遥控潜水器潜入水中进行连接并检查设备。拉动潜水器的手柄,绳子开始展开。浮标使线向上漂浮,设备旋转以释放小玩意,就像蕨类植物的叶子张开一样。
回到岸上,其他研究人员检查该设备的性能。任何问题都必须立即处理。一旦将一根绳子种植在森林中,就无需调整螺钉或摆弄连接。 “这就像向月球发送一些东西,”比亚吉说。一切从一开始就必须处于完美的工作状态。 (一个类比似乎还不够。望远镜就像一片森林、一条珍珠项链、蕨叶和月亮。)
“通常,物理学家会找到创造性的方法来回答复杂的问题,”比亚吉说。这一探索将物理学家带到了其他奇怪的地方,比如南极或地下深处的矿井。相比之下,地中海的生活并没有那么糟糕。日落和美丽的海滩伴随着这片土地——这没什么可抱怨的。