(資料圖)

主導(dǎo)宇宙演化的洪荒之力到底是什么？占宇宙95%的暗物質(zhì)與暗能量究竟是怎樣的存在？恒星演化、元素形成、中微子，這些前沿科學(xué)研究，將為人類(lèi)認(rèn)識(shí)宇宙帶來(lái)革命性的突破。求索的答案，也許不在浩渺星空，而在2400米的地下深處。迎著新年的曙光，看看新聞Knews記者走進(jìn)四川省涼山州，探訪(fǎng)世界埋深最大的地下實(shí)驗(yàn)室，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室。

1933年，瑞士天文學(xué)家弗里茨-茲威基研究發(fā)現(xiàn)，由宇宙觀測(cè)推導(dǎo)首次提出關(guān)于暗物質(zhì)的猜想。小到一粒塵埃，大到地球、星云，這些可見(jiàn)物質(zhì)，僅占整體宇宙質(zhì)量的5%，剩下的95%是難以觀察到的暗物質(zhì)和暗能量。暗物質(zhì)看不見(jiàn)也摸不著，卻可能是主宰宇宙運(yùn)行的無(wú)形之手，到目前為止，世界上還沒(méi)有任何科學(xué)團(tuán)隊(duì)真正地捕捉到它。為了揭開(kāi)暗物質(zhì)的神秘面紗，從本世紀(jì)開(kāi)始，我國(guó)在四川省涼山州的崇山峻嶺中，建造世界最深、最大的地下實(shí)驗(yàn)室。

據(jù)國(guó)投集團(tuán)雅礱江公司錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局常務(wù)副局長(zhǎng)李名川介紹，2008年8月8日，清華大學(xué)專(zhuān)家在電視上看到錦屏山隧道貫通的消息，由于這條連接錦屏一、二級(jí)水電站的隧道埋深特別深，是從事暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)的理想場(chǎng)所，于是雙方開(kāi)始攜手，僅用一年半時(shí)間，就在錦屏山隧道中完成了首期地下實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期巖石覆蓋高度有2400米 ，超過(guò)了5個(gè)東方明珠塔的高度，這里的宇宙射線(xiàn)通過(guò)量全球最低，約為地面的一億分之一 ，是全世界最純凈的暗物質(zhì)研究地點(diǎn)。

來(lái)自清華大學(xué)CDEX“中國(guó)暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)合作組”的實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，每天都在錦屏地下實(shí)驗(yàn)室，聆聽(tīng)來(lái)自宇宙的聲音。從2010年錦屏地下實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行以來(lái)，清華大學(xué)、上海交大的科研團(tuán)隊(duì)，已在這座實(shí)驗(yàn)室里，取得近30項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先成果。清華大學(xué)博士生張震宇表示，暗物質(zhì)幾乎不與普通物質(zhì)發(fā)生相互作用，但科學(xué)推測(cè)它有可能與物質(zhì)以極低的概率，發(fā)生一定的相互作用 。通過(guò)建造一個(gè)無(wú)比純凈的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，就是期待能通過(guò)“守株待兔”，尋找難以發(fā)生的低概率事件 。在被聚乙烯包裹的核心實(shí)驗(yàn)室內(nèi)， 高純鍺探測(cè)器如同“套娃”一樣，被規(guī)則擺放的鉛和黃銅層層圍繞。探測(cè)器外的六重“盔甲”，層層屏蔽中子、伽馬射線(xiàn)等輻射源。它一直在靜靜地等待，與暗物質(zhì)不期而遇的時(shí)刻。 張震宇告訴記者，鍺是一種半導(dǎo)體金屬 ，如果說(shuō)千足金的純度為0.999,那么對(duì)于高純鍺的要求是0.9后面有12個(gè)9。實(shí)驗(yàn)人員正是通過(guò)一塊非常純凈的金屬加上電壓，在其中的區(qū)域探測(cè)來(lái)自宇宙的信號(hào)。

自錦屏地下實(shí)驗(yàn)室建立以來(lái)，盡管沒(méi)有直接探測(cè)到暗物質(zhì)，但通過(guò)排除法縮小了探測(cè)范圍，使中國(guó)的暗物質(zhì)研究水平不斷躍升，在國(guó)際上，由“跟跑”變?yōu)椤安⑴堋薄?016年我國(guó)提出“向地球深部進(jìn)軍”，同年，實(shí)驗(yàn)室二期項(xiàng)目被列入國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃（簡(jiǎn)稱(chēng)為“錦屏大設(shè)施”項(xiàng)目）。經(jīng)過(guò)擴(kuò)建，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的可用空間，將由之前的4000立方米增加到30萬(wàn)立方米，擴(kuò)大近80倍。

國(guó)投集團(tuán)雅礱江公司錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局常務(wù)副局長(zhǎng)李名川帶領(lǐng)看看新聞Knews記者來(lái)到實(shí)驗(yàn)室二期也就是錦屏大設(shè)施建設(shè)場(chǎng)地，李名川表示，在深地環(huán)境條件下，空間內(nèi)每時(shí)每刻都在散發(fā)氡氣。氡是一種放射性氣體，它不僅是一類(lèi)致癌物，也會(huì)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)精度造成影響。因此建設(shè)團(tuán)隊(duì)，創(chuàng)新性的在巖壁上做了一個(gè)十厘米的結(jié)構(gòu)。十厘米的結(jié)構(gòu)雖然很薄，但因?yàn)椴牧媳旧硪泊嬖谳椛?，所以要用盡可能少的材料把氡擋在實(shí)驗(yàn)空間之外。這就是“防水抑氡”工程。“這相當(dāng)于給我們整個(gè)實(shí)驗(yàn)空間包裹了一層雞蛋殼，從而讓我們的實(shí)驗(yàn)空間，避免輻射的影響?！崩蠲ㄟ@樣比喻道。在建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)錦屏大設(shè)施工程智能管理系統(tǒng)，全面統(tǒng)籌安全施工，促進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展。錦屏大設(shè)施建成后，原來(lái)的企校合作實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步升級(jí)為深地物理研究的“國(guó)之重器”。

中建三局錦屏大設(shè)施二期項(xiàng)目總工程師譚雷表示，從智能信息管理系統(tǒng)可以看到，整個(gè)項(xiàng)目的施工進(jìn)度，目前實(shí)驗(yàn)室C廳的防水抑氡工程和鋼結(jié)構(gòu)工程已經(jīng)完成 ，接下來(lái)將大面積推進(jìn)機(jī)電安裝工程，預(yù)計(jì)將于2023年完成整個(gè)項(xiàng)目的施工。

一個(gè)容積約為1700立方米的大型液氮恒溫器，目前已安裝進(jìn)實(shí)驗(yàn)室二期大廳，將助力清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展10千兆電子伏特以下的輕暗物質(zhì)粒子直接探測(cè)研究。而由上海交大牽頭的PandaX實(shí)驗(yàn)合作組，將在容積為4500立方米的純凈水池中，利用氣液兩相氙探測(cè)器，開(kāi)展10千兆電子伏特以上的重暗物質(zhì)粒子直接探測(cè)研究。兩種探測(cè)方式殊途同歸，在錦屏山地下守株待兔，對(duì)被稱(chēng)為“宇宙幽靈”的暗物質(zhì)，張開(kāi)天羅地網(wǎng)。

如今，一批又一批的國(guó)內(nèi)高校研究團(tuán)隊(duì)，從錦屏地下實(shí)驗(yàn)室向探尋暗物質(zhì)發(fā)起挑戰(zhàn)。未來(lái)，該實(shí)驗(yàn)室將持續(xù)吸引國(guó)內(nèi)外頂級(jí)科學(xué)團(tuán)隊(duì)入駐，形成暗物質(zhì)、核天體物理、中微子、深地醫(yī)學(xué)等多學(xué)科交叉的世界級(jí)開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，成為全球深地科學(xué)研究的“圣地”。李名川表示，錦屏地下實(shí)驗(yàn)室正是建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的重要載體，這里將為各種科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供最純凈的平臺(tái)，助力我國(guó)在深地科研領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。清華大學(xué)“低本底”實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)成員徐鵬程在采訪(fǎng)中表示，他最大的愿望就是希望能更早的捕捉到暗物質(zhì)的蹤跡，撥開(kāi)迷霧，找到真相。這不僅是科學(xué)家，也是全人類(lèi)共同的心愿。

（看看新聞Knews記者：彭曄 游明靈 實(shí)習(xí)編輯：李欣馨）

關(guān)鍵詞： 清華大學(xué) 科學(xué)實(shí)驗(yàn)