地中海通常以其陽光普照的海岸和蔚藍的海面而聞名，但在它深邃的黑暗中卻隱藏著一個秘密。
在西西里島海岸下方三公里半的深海中，海水漆黑一片，接近冰點，水壓之大足以將潛艇像空啤酒罐一樣壓扁。這裡一片寂靜，不受海面世界的喧囂干擾。然而，在這深淵之中，某種東西正在注視著一切。
成千上萬顆玻璃球，像巨大的珍珠一樣串在從海底升起的垂直纜線上，懸掛在黑暗中。它們在聆聽宇宙低語的秘密。
2023年2月一個寧靜的星期二，一道持續僅幾納秒的藍色閃光打破了寂靜。這是一個信號，它穿越了數十億光年，穿過星系、恆星，甚至整個地球，最終抵達這裡，進入了一臺尚未完全建成的機器的傳感器中。
那道閃光是攜帶220拍電子伏特（PeV）能量的中微子的蹤跡，對於單個亞原子粒子來說，這個數字如此之大，幾乎令人難以置信。它是人類迄今為止探測到的能量最高的中微子，是來自一場威力深不可測的宇宙大災變的信使。
但真正的奇蹟不僅僅是粒子本身，而是捕捉到它的機器。
Decrypt旗下 Emerge的編輯們將KM3NeT（立方公里中微子望遠鏡）計劃評選為 2025 年度項目，因為它代表了我們與Cosmos關係的根本性轉變。
傳統天文學歷經數個世紀不斷完善我們對宇宙的認知，而KM3NeT則讓我們得以感知宇宙的核心，探測那些穿過物質卻彷彿物質並不存在一樣的粒子。我們選擇這個項目，不僅是因為它今年公佈了具有歷史意義的220 PeV事件的確認結果，更是因為它工程設計的驚人之處。
通過將地中海的深淵改造成世界上最大的高能物理實驗室，KM3NeT 證明了我們能夠在地球上最惡劣的環境中建造精密儀器，以解答銀河系中最難以捉摸的問題。這是國際合作、韌性和遠見的勝利，在建造完成之前就已帶來了足以改變世界的科學成果。
這臺機器為何必不可少？首先，我們需要理解中微子悖論。中微子常被稱為“幽靈粒子”，是宇宙中第二豐富的粒子，數量僅次於光子。
它們是由核反應產生的——在太陽的核心、垂死恆星的爆炸以及黑洞的劇烈噴流中。此刻，數萬億個這樣的粒子正穿過你的身體。你感覺不到它們，它們也感覺不到你。
中微子幾乎沒有質量，也不帶電荷，這意味著它們不與電磁場相互作用。光子可以被一張紙或一堵牆阻擋，而中微子卻能穿過一光年厚的鉛塊而不減速。這使得它們成為完美的宇宙信使。
與會被塵埃雲阻擋的光，以及會被磁場彎曲的帶電粒子不同，中微子從源頭沿直線傳播到我們這裡。如果我們能夠捕獲它們，就能直接指向宇宙的“引擎”——超新星、耀變體和碰撞的Neutron——並精確地觀察它們內部正在發生的事情。
但它們最大的優勢也是它們最大的缺陷：由於它們不與任何物質發生相互作用，因此幾乎不可能被探測到。即使要探測到極少數的中微子，也需要一個極其龐大的目標——一張“網”，其尺寸之大，僅憑概率法則，就足以保證中微子最終會撞擊到其中的ATOM。此外，還需要完全黑暗的環境才能觀測到碰撞產生的微弱火花。在陸地上建造如此規模的探測器成本極其高昂，而且在技術上也根本無法實現。
因此，KM3NeT 的物理學家們決定借用大自然已經建造的探測器：海洋。
KM3NeT 的原理簡潔精妙，但實現起來卻十分殘酷。當高能中微子最終撞擊水中的原子核時，它會摧毀原子核，併產生大量次級帶電粒子，例如μ子。
這些粒子以遠超光速的速度穿過水體（儘管仍然比光在真空中的速度慢）。這種突破“光速屏障”的現象會產生一種被稱為切倫科夫輻射的藍色光衝擊波——本質上是光學上的音爆。
KM3NeT基礎設施旨在捕捉這種轉瞬即逝的藍色光芒。這臺“望遠鏡”不使用透鏡或反射鏡，而是由數百根垂直的細線或“繩索”組成，這些細線錨定在海底，並由水下浮標拉緊。數字光學模塊（DOM）——直徑約17英寸的耐壓玻璃球——就連接在這些細線上。
“中微子望遠鏡的奇妙之處在於，我們不需要明確地指向它，它就能從各個方向捕獲中微子；指向操作是在軟件中完成的，”代表該項目發言的保羅·德容告訴Decrypt 。
德容是阿姆斯特丹大學的教授，也是荷蘭國家亞原子物理研究所（Nikhef）的高級科學家，他因在諸如歐洲核子研究中心（CERN）的ATLAS實驗（希格斯玻色子的發現）等重大合作項目中擔任領導角色而聞名。他同時也是KM3NeT中微子望遠鏡項目的指定發言人。
每個球體內部都蘊藏著微型化的奇蹟。早期的中微子探測器使用單個大型光傳感器，而KM3NeT的DOM（多眼探測器）則包含31個小型光電倍增管，排列方式如同蒼蠅的複眼。這種多眼設計賦予了它們卓越的方向靈敏度，使其能夠區分真正的中微子信號和生物發光海洋生物或海水中天然存在的放射性鉀鹽等背景“噪聲”。
它的規模難以想象。這臺探測器並非單一的固體物體，而是一片稀疏的傳感器森林，散佈在一立方公里的水域中。它就像一座完全由電纜、玻璃和海水構成的大教堂——比哈利法塔還要高，卻從水面上完全看不見。
該計劃實際上由兩個獨立的探測器組成，每個探測器都調諧到宇宙交響樂的不同頻率。
第一個位於法國土倫海岸附近，名為ORCA（深淵宇宙振盪研究）。這裡的傳感器緊密排列。ORCA的任務是捕獲從地球另一側穿過地球的低能中微子。
ORCA 旨在通過研究中微子在穿過地球Mantle時如何改變“味”（一種量子力學的變形技巧），來解決“質量等級”問題：確定三種中微子中哪一種最重。這聽起來很抽象，但答案卻是理解宇宙為何由物質而非反物質構成的關鍵。
第二個探測器，也是近期破紀錄發現的所在地，是ARCA（深海宇宙射線天體粒子研究裝置）。ARCA位於意大利卡波帕塞羅附近深海區域，體型龐大。它的傳感器間距很大，可以監測大量的水體。ARCA堪稱真正的“望遠鏡”，旨在捕捉來自深空的超高能粒子。
今年早些時候，KM3NeT合作組發表了對現名為KM3-230213A事件的分析結果，令科學界為之振奮。為了更好地理解220 PeV的能量，我們不妨對比一下：來自太陽的典型中微子的能量通常在兆電子伏特（MeV）範圍內。而1 PeV的能量比MeV高出十億倍。ARCA探測到的粒子所攜帶的動能相當於一個專業網球的發球能量，卻濃縮在一個比ATOM還小的亞原子尺度的小點中。
這項探測證實了理論學家們長期以來的懷疑，但一直無法證明：宇宙中存在著比大型強子對撞機強大得多的天然粒子加速器。大型強子對撞機依靠數公里長的磁體和電力運行，而這些中微子的來源則依靠星系尺度的引力和磁湍流。
這次220 PeV的事件很可能源自耀變體——一個超大質量黑洞，它向地球噴射出一股等離子體流。這一探測有效地拓展了粒子物理學標準模型的邊界，挑戰了我們對物理定律在速度限制下能量極限的認知。
KM3NeT的成功是物理學的勝利。部署這些纜繩堪稱一場後勤上的芭蕾舞表演。每根纜繩都纏繞在一個緊湊的球形發射器框架內，由專用船隻下放到海底，然後通過聲波觸發展開，上升到數百米深的水中。
挑戰接踵而至。深海壓力高達350個大氣壓，海水腐蝕性極強。電子設備必須無需維護即可自主運行數十年，因為不可能簡單地派潛水員下水更換保險絲。團隊必須開發全新的光纖數據傳輸系統，將海床產生的數TB原始數據實時傳輸到岸上站點。
2025年初，ARCA觀測站的海底電網遭遇電力故障——這一挫折需要藉助複雜的機器人作業才能修復。儘管面臨這些困難，團隊依然毫不氣餒。
德容承認：“這項技術已經成熟，但探測器尚未完成。目前，大約25%的預期探測器元件已經部署完畢……但真正完成探測器的建造還有大量工作要做。”
時間表反映了任務的規模，ORCA 的目標是在 2030 年完成，ARCA 的目標是在 2031 年完成。
德容說：“對於捕捉難以捉摸的中微子來說，體積很重要，所以我們需要額外的體積。深海的惡劣條件仍然是個挑戰。”
2025年即將結束，KM3NeT仍在不斷發展壯大。法國和意大利都在部署新的線路。但它已經實現了其承諾。我們已經從純粹的視覺天文學時代邁入了“多信使”天文學時代。現在，我們可以用望遠鏡觀測恆星爆炸，用引力波探測器感受時空漣漪，並用中微子探測器捕捉逃離現場的幽靈粒子。
德容展望未來時說：“我希望觀測到來自其他輻射源的中微子，例如伽馬射線或引力波。所有信息的結合將真正使我們能夠在理解宇宙方面取得進展。”
KM3NeT計劃提醒我們，要想看到遙遠的星空，有時我們必須深入深淵。它也提醒我們，我們自身與那些遙遠的天體事件有著密切的聯繫。
正如德容所說：“我們簡直就是星塵！這難道不是一個奇妙的概念嗎？”
