探秘地下2400米,捕获无形的幽灵。

2024-03-09 生活常识 关注公众号
    穿越锦屏山隧道,这长达17.5公里的地下通道内,看似与其他隧道并无二致,实则隐藏着一个世界最深的秘密:当你置身于隧道中段,会感受到一种异样的静谧与清凉,此刻,你已迈入了全球最深地下实验室的大门,头顶是令人惊叹的2400米厚岩层覆盖。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    位于四川凉山锦屏山腹地的中国首个极深地下实验室,在2023年12月迎来了二期项目的正式运行,全称为“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”(简称“锦屏大设施”),由清华大学携手国投集团雅砻江流域水电开发有限公司共同建设。自一期实验室成立以来,科研成果丰硕,已累计在国际顶级期刊发表高水平论文超过120篇,其中包括两篇《自然》杂志刊载的重要研究成果,以及23篇《物理评论快报》论文。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    在这神秘的地下深处,两大科研团队——清华大学的中国暗物质实验组(CDEX)和上海交通大学粒子和天体物理氙探测器实验组(PandaX)持续探寻着人类肉眼无法触及的暗物质“幽灵”,一旦成功捕捉,将可能引发一场物理学领域的革命性突破。尽管物理学的未来仍充满未知,但在锦屏地下实验室,科研人员已经能清晰聆听到来自宇宙那微弱却深远的声音。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    早在2008年,清华大学工程物理系暗物质团队注意到锦屏隧道贯通的新闻,因其创纪录的2375米最大埋深而备受关注。当时,为寻找理想的暗物质探测环境,岳骞教授带领团队已在全国各地矿井、隧道奔波考察近五年之久。暗物质和暗能量作为现代物理学的重大未解之谜,吸引了无数科学家的目光。这些占宇宙质量约26.8%的暗物质虽不发光且难以直接观测,但其存在对理解宇宙演化及人类起源具有至关重要的作用。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    2023年底,“锦屏大设施”二期项目完成精装修并投入使用,标志着中国从早期借用他国有限空间进行研究,到现在拥有世界级深度的自主实验室的巨大飞跃。这一实验室的宇宙射线背景达到了前所未有的低水平,仅为地表的一亿分之一,比国际上任何其他地下实验室都要洁净数倍至数千倍。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    二期实验室的设计与施工过程中,面临了巨大的挑战,尤其是在材料选择和防水抑氡技术方面实现了重大突破。清华大学特别研发出了一种独创的“防水抑氡”涂层方案,攻克了一系列技术难题,使得岩石释放的氡气得以有效抑制99%,为打造全球最“洁净”的实验室奠定了基础。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    此外,两个实验组分别采用高纯锗探测器和液氙探测器,针对暗物质的不同质量区间进行精准扫描,不断提升探测灵敏度,以期捕捉到这个宇宙中的无形“猎物”。目前,虽然尚未发现暗物质,但各实验组已排除了理论预测范围内的很大一部分可能性,并在中微子性质研究等多个领域取得了重要进展。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    锦屏地下实验室不仅服务于暗物质研究,还涵盖了核天体物理、宇宙学、深地医学等多学科交叉领域。例如,中国原子能科学研究院在这里开展的核天体物理实验JUNA,通过模拟宇宙元素生成过程,成功获取了世界上精度最高的测量结果;四川大学华西医院在此进行了深地医学研究,探索了极低辐射环境下肿瘤细胞行为的变化,为未来的癌症治疗提供了新的思路。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    作为校企合作推动基础科学研究的典范,锦屏地下实验室开创性地建立了清华大学与国投雅砻江公司的共建模式,这种深度融合的合作关系不仅解决了资金和技术难题,更确保了实验室高效安全地运行。然而,随着实验室步入新的发展阶段,如何在现有科研管理体制下进一步稳固和深化这种合作关系,使之更具可持续发展能力,成为了双方未来需要共同面对和解决的问题。
在2400米厚的岩层下,捕捉人类看不见的“幽灵”    综上所述,锦屏地下实验室不仅仅是一个尖端科研平台,它更是中国科技体制机制创新的一个缩影,展示了我国在基础科学研究领域锐意进取、勇于突破的精神风貌,同时也预示着我们对于宇宙奥秘探索的决心与信心。

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