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在世界最深實驗室仰望星空

2025-03-13 19:02:15 来源:九游真人游戏第一品牌
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  中國新聞周刊記者/霍思伊

  發於2024.3.11總第1131期《中國新聞周刊》雜誌

  穿越17.5公裏長的世界实验室仰錦屏山隧道,不仔細看周圍粗糲裸露的最深岩層,這裏和其他隧道沒有太大差別。望星J9视讯官网地麵硬化過,世界实验室仰車很少,最深隔一段就有閃著白光的望星地燈和消防設備。但行駛到隧道中段,世界实验室仰會有一點不同,最深周遭太安靜了,望星有涼氣和潮氣順著腳底向上爬。世界实验室仰此刻,最深你已置身世界最深地下實驗室的望星入口,頭頂是世界实验室仰2400米厚的岩層。

  這是最深中國首個極深地下實驗室,位於四川涼山錦屏山的望星腹部,從隧道一側入口開車到此,J9视讯官网隻需二十多分鍾,但卻和外麵的世界截然不同。地下的輻射極低,和地表相比有上億倍的差距,而在低輻射的“幹淨”環境中,可以探尋關於宇宙、人類和世界的終極問題:宇宙如何演化?人類從哪兒來?

  2023年12月,中國錦屏地下實驗室二期正式投入科學運行,它的全稱是“極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施”(以下簡稱“錦屏大設施”),由清華大學與國投集團雅礱江流域水電開發有限公司(以下簡稱“國投雅礱江公司”)共同建設。自中國錦屏地下實驗室一期建成以來,實驗室在前沿基礎研究領域,成果不斷湧現,已累計發表高水平論文120多篇,其中2篇刊發於《自然》雜誌,23篇刊於《物理評論快報》。

  最早入駐實驗室的兩個團隊,分別是清華大學中國暗物質實驗組(英文縮寫CDEX)和上海交通大學粒子和天體物理氙探測器實驗組(英文縮寫PandaX),他們一直在地下捕捉人類看不見的暗物質“幽靈”,如果真的發現,絕對將引發一場物理學革命。現在,雖然物理學的未來還具有不確定性,但至少在錦屏地下實驗室,能清晰地聽到宇宙的微弱聲音。

  從“遊擊隊”到“正規軍”

  四川涼山,雅礱江從青藏高原一路奔騰而下,撞上“兩峰連列如屏”的錦屏山。氣勢如虹的江水被打出了個彎,彎出了150公裏的大河灣。河穀深切,天然落差達300多米,成為水力發電的最好條件。錦屏一級、二級水電站就在錦屏山兩側隔山相望。在這之間,截彎取直,兩條平行的超長交通隧道從山體腹部深處穿過。工程人叫它們A、B隧道。

  2008年8月8日,北京奧運會開幕式當天,清華大學工程物理係暗物質團隊成員無意間看到錦屏隧道貫通的新聞。這條令人“激動不已”的新聞說,隧道最大埋深2375米,埋深大於1500米洞段占隧道總長的73.1%。

  當時,從北京、安徽的煤礦,到河北的金礦,秦嶺隧道,嶽騫四處尋覓礦井和隧道已經有四五年了。他是當時清華大學暗物質實驗組負責人,也是2009年成立的CDEX實驗組負責人。暗物質和暗能量是當代物理學頭上名副其實的“兩朵烏雲”,至今仍是最前沿的領域。物理學家早就發現,宇宙中,人類已知的物質隻占宇宙質量約4.9%,更遼闊無邊的宇宙畫布上,還有一類神秘物質約占26.8%,它們不發光,也不參與電磁相互作用,很難被我們“看見”,因此被稱為暗物質。

  為了探測到暗物質,人類努力了100多年,至今還沒有結果。物理學家們沒有放棄。他們把探測器放到地下一個安靜角落裏,探測器內設一個靶標,如果靶物質與暗物質相撞,就會從中獲得一點極其微小的能量,然後轉化成人類可以識別的電、光、熱等信號。嶽騫對《中國新聞周刊》說,原理雖然簡單,實驗難度卻非常大,因為暗物質仿佛“幽靈”,和普通物質相撞的概率極低。即使大型探測器,等上一整天,也未必能遇上一次碰撞。

  相比之下,從宇宙進入地球的大量射線和周圍環境輻射中的放射性核素,平均每天和靶物質的碰撞就能達到上億次。“我們不是看不到信號,是看到了太多的信號。要在海量的幹擾信號中發現極少的暗物質信號,無異於大海撈針。”嶽騫說。

  在地麵“清幹淨”宇宙射線很困難。意大利國家核物理研究院的物理學家馬可·塞爾維有一個經典形容:從地球表麵探測暗物質,就像在人聲鼎沸的體育場裏辨認一個小孩發出的微弱聲音。所以,實驗室最好建到極深的地下去。那裏,厚厚的岩層對宇宙射線有阻擋效果,實驗室所處位置越深,宇宙射線越少。

  國際上地下實驗室的選址無非兩種:礦井或隧道。中國錦屏地下實驗室主任程建平是錦屏一期、二期項目的負責人,他對《中國新聞周刊》說,在錦屏之前,中國沒有自己的深地實驗室,清華大學早期的暗物質實驗隻能借韓國實驗室幾平方米的空間進行。“受限於實驗場所,中國的科學家隻能參與別人的基礎研究,無法成為主導者。”

  此前,國際上有名的地下實驗室如意大利LNGS、法國Modane和美國DUSEL深度都在1100~1700米之間,最深的加拿大SNO地下實驗室也隻有2100米。2009年3月,嶽騫第一次進入錦屏山腹部,隧道的施工還在收尾,由於埋深大,滲水多,隧道裏到處都是積水,“就像行駛在河裏”。他此行有非常重要的任務:在山體內最深的地方取一塊岩石樣本,帶回實驗室檢驗,看它“幹不幹淨”。

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