“我們可以像《三體》那樣對外星人傳送訊號，並且收到迴應嗎？”5月23日，在墨子沙龍科技節特別活動中，一位小觀眾向“中國天眼”（fast）工程研究員姚蕊提問。

不僅僅是fast，人們對於正在建設中的江門中微子實驗室和地下2400米的錦屏山暗物質實驗室，同樣感到好奇：科學家如何利用這些裝置探索宇宙中各種訊號呢？

【500米口徑球面射電望遠鏡：發現500餘顆脈衝星】

四百年前，伽利略用他那臺天文望遠鏡指向天空，從此，人類的目光就再也沒有從廣袤無垠的宇宙中移開。1932年，人類第一次捕捉到來自太空的無線電波，天文學進入射電時代。短短几十年，射電天文學已經為人類帶來了包括脈衝星、星際分子、微波背景輻射、類星體在內的眾多重要發現，展示出巨大的價值，所以人類一直想要建設更高解析度、更高靈敏度的射電望遠鏡。

fast工程研究員姚蕊

fast，全稱是“500米口徑球面射電望遠鏡”，它建在貴州群山深處一個被稱作“大窩凼”的巨型喀斯特窪地裡。2006年，fast正式立項。高解析度、高靈敏度的天文觀測能力背後，要求儘可能小的背景噪聲、遠超既有技術水平的精密加工和測控技術，這需要的不僅是我國科學家的智慧，更體現了我國整體的工業發展水平。2019年4月，fast通過了工藝驗收，所有指標都一次性滿足最初的設計要求。

fast投入使用以來，已發現了500餘顆脈衝星，發表的高水平論文達到80餘篇。回想fast的建設過程，姚蕊感慨良多：從天馬行空的設想、到建設成功、投入使用，團隊一直在質疑聲中努力前進，最終用出色的表現證明了專案的意義。未來，fast將在科學家和工程師們的保駕護航下，為人類帶來更激動人心的來自宇宙的資訊。

【中微子實驗室：發現了新的中微子振盪】

中微子被稱為幽靈粒子。中科院高能物理研究所曹俊研究員，為公眾揭開了正在建設中的江門中微子實驗室的“面紗”。

中科院高能物理研究所曹俊研究員

在中微子研究方面，日本一直走在前列。他們的神岡實驗最初的目標是尋找質子衰變，小柴昌俊並沒有實現這個目標，反而意外地發現了超新星爆發釋放的中微子，並主要因此被授予了2002年的諾貝爾獎。

世界上各國的科學家都嘗試用自己的方法探測中微子。2015年，兩位科學家——梶田隆章和麥克唐納，因為發現中微子的振盪現象，證實了中微子有質量，被授予了諾貝爾獎。這種超出粒子物理標準模型的新現象，預示著我們需要對基本的物理規律重新理解，甚至還會幫助我們解釋宇宙的起源和演化。

中微子有3種振盪模式，在大亞灣實驗之前，“大氣中微子實驗”和“太陽中微子實驗”已經探測到了其中兩種，唯獨一種叫θ13的振盪可能是由於太小，還沒有被觀測到。尋找這第三種振盪，成為國際同行競爭的熱點，但最後成功建成實驗裝置的寥寥無幾，中國的大亞灣反應堆中微子實驗室就位列其中。

與fast一樣，大亞灣反應堆中微子實驗室建設的過程同樣充滿艱辛，從選址佈局、到技術攻關，一路摸索、一路前進，終於在2012年，我國趕在其他國家之前，發現了新的中微子振盪，打開了未來的中微子研究大門。2020年12月，運行了九年的大亞灣實驗停止執行，它不僅完成了既定的科學目標，還取得了其他有科學價值的成果，這些是中國科學家對世界科學界做出的巨大貢獻。

接下來，江門中微子實驗將與美國的沙丘實驗、日本的頂級神岡一起，各自發揮優勢，探索宇宙的未解之謎。

【地下2400米深處的暗物質實驗室：爭取將靈敏度提高一個數量級】

“悟空”號衛星的主要任務是探測暗物質，而位於地下2400米深處，也有一個探測暗物質的實驗室，這就是中國建在四川錦屏山的暗物質實驗室，那裡進行著兩項重要的實驗：使用液氙探測大質量暗物質的“熊貓x”實驗，使用高純鍺探測輕質量暗物質的“盤古”實驗。上海交通大學的劉江來教授帶來了暗物質粒子探測的故事。

上海交通大學劉江來教授

科學界普遍認同，如果要形成我們今天看到的宇宙，僅靠可見物質是遠遠不夠的。高速運轉的天體，如果沒有暗物質提供的引力，是不可能形成今天的宇宙結構的。暗物質很可能跟中微子一樣，彌散在整個宇宙中間，無處不在。

相比於“悟空”衛星在太空中尋找暗物質的蹤跡，地下的錦屏山“熊貓x”暗物質實驗則是用液氙探測大質量暗物質。中微子如果撞擊探測器，打出的電子或原子核所攜帶的訊號就會告訴我們答案。

原理說起來很簡單，但實際實施起來並不是一件容易的事。雖然到目前為止，還沒有發現暗物質粒子，但經過科學家不懈的努力，裝置在靈敏度等重要指標上取得了十分重要的進展。目前，科學家還在朝著更高靈敏度前進，爭取將靈敏度提高一個數量級，以早日發現暗物質的蹤跡。

欄目主編：黃海華

本文作者：黃海華

文字編輯：黃海華

題圖來源：圖蟲

圖片編輯：朱瓅