世界最深最大的极深地下实验室投运——
在2400米地底探寻宇宙“微光”
据新华社成都12月28日电 (记者 杨三军 薛晨 邢拓 尚文意 胥冰洁) 深冬的四川省凉山彝族自治州,寒风越过巍峨的锦屏山,吹打在雅砻江两岸。在锦屏山地下2400米处,一座牵引科技创新的大科学装置将助力科学家们去探寻宇宙“微光”。
12月7日,来自清华大学、上海交通大学等高校和科研院所的10个实验项目组,入驻中国锦屏地下实验室二期极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施。这标志着世界最深、最大、最“纯净”的极深地下实验室正式投入科学运行。
所谓暗物质是指人类肉眼看不到,且使用天文望远镜和电磁学手段观测都无法捕捉到的物质。“暗物质研究是人类认识和了解宇宙的新出发点。”清华大学工程物理系教授、CDEX暗物质实验负责人岳骞告诉记者。
然而,暗物质与普通物质发生作用的几率极低,再加上无处不在的宇宙射线干扰,直接探测到它十分困难。一座能阻挡宇宙射线、实验环境辐射本底低的“纯净”实验室,成为探测暗物质的必要条件。
2010年12月,锦屏地下实验室一期建成投运,填补了我国深地实验室的空白。这座4000立方米的实验室上方被2400米厚的大理岩覆盖,室内宇宙射线通量仅为地表的一亿分之一。“纯净”的实验环境、便捷的交通、完备的基础设施,为首批入驻的清华大学CDEX实验组和上海交通大学PandaX实验组开展暗物质探测提供了梦寐以求的绝佳实验条件。
2020年,可用空间达33万立方米的实验室二期项目开工建设,并于2021年作为国家重大科技基础设施被列入国家“十四五”规划。
历经3年建设,如今的锦屏大设施已成为一个涵盖粒子物理、核天体物理、宇宙学、生命科学、岩石力学等多学科交叉的世界级开放共享实验平台,有望在暗物质、中微子等物理研究前沿领域取得突破性进展。
埋头苦干换来丰硕成果。十多年间,我国科学家在《自然》等权威学术期刊累计发表论文120多篇,一项成果获2022年度教育部自然科学一等奖,6人获得国家杰出青年基金。
2021年初,中国原子能科学研究院在3个多月时间内,完成锦屏深地核天体物理实验,研究成果在2021年中国科学院第二十次院士大会上,被列为“战略高技术领域取得新跨越”成果之一。我国也因此成为世界上第三个具备开展深地核天体物理研究的国家。
清华大学CDEX实验组边实验边创新,完成了高纯锗探测器的更新迭代,并在筹建吨级探测器;上海交大PandaX实验组液氙探测器也实现了更新升级,未来计划建设30吨级甚至更大的探测器。