正在建設中的中國錦屏地下實驗室二期。
正在建設中的中國錦屏地下實驗室二期。

7月20日,大陸重大科技基礎設施建設專案──「極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施」建設啟動儀式在四川涼山舉行。

項目建成後將成為大陸重要的創新平台,為建設國際領先水準的極深地下研究中心、科學考察和科普教育基地奠定堅實基礎。

實驗空間增至30萬立方米

2009年,北京清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司合作,在錦屏山隧道中間位置的埋深2400米處修建極深地下實驗室。2010年底,「中國錦屏地下實驗室」建成投用,成為大陸首個極深地下實驗室,也是全球最深地下實驗室。

2014年,北京清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司簽署協議,共同建設「中國錦屏地下實驗室」二期工程,將地下可用實驗空間由4000立方米增至30萬立方米。2016年,該項目進入大陸重大科技基礎設施「十三五」規畫。2018年底,此次專案建設的可研報告獲得批復。此次專案是在二期建設中進行的物理實驗設施建設,標誌著「中國錦屏地下實驗室」進入加快建設新階段。

未來推動海洋科學等研究

與國際其他地下實驗室相比,「中國錦屏地下實驗室」岩石覆蓋最深、宇宙線通量最小、可用空間最大,並具備交通便捷、電力及水源充足、基礎設施完備等優勢。自一期建成投用以來,已開展清華大學、上海交通大學各自主導的暗物質直接探測實驗,取得一系列研究成果,在較短時間內使大陸暗物質直接探測實驗從無到有,研究水準達到國際先進。

隨著新階段建設正式啟動,這個藏身於錦屏山腹部的隧道中部,垂直岩石覆蓋達2400米的實驗室將實現諸多提升,未來不僅是尋找暗物質,還將研究太陽中微子的活動,並推動海洋科學、材料科學、環境科學、生物學等交叉領域的研究。

暗物質探測器有六層防護

發現並研究暗物質,可能引發物理學的革命。但由於暗物質的聲音實在太小,探測難度極大。有專家打比方,就好像在人聲鼎沸的體育場看比賽,還要聽清一根針掉落的聲音。因此要想探測它,需要把周圍干擾物質去掉,包括宇宙線粒子、中子、伽馬射線等。

進入錦屏地下實驗室,穿過幾道鋁合金門後,一個神祕空間展現眼前。據介紹,錦屏地下實驗室隱藏在山體下,巨大的岩層成為宇宙線的天然屏障,宇宙線通量為地面宇宙線通量水準的億分之一,可遮罩大量的宇宙線粒子。

為了進一步去掉干擾物質,這個神祕空間設置了重重的防護「盔甲」。除第一層天然岩石屏障外,第二層澆築了50釐米厚的混凝土;第三層放置了1米厚的聚乙烯,用於遮罩中子;第四層為20釐米厚的鉛房子,用於遮罩伽馬射線;第五層為20釐米厚的含硼聚乙烯,用於吸收熱中子;第六層為10釐米厚的銅房子,用於遮罩外部鉛和含硼聚乙烯的伽馬射線。

重重「盔甲」保護之下,最裡面的就是暗物質探測器了。暗物質探測器需要零下196攝氏度的工作環境,因此空間內將不斷注入液氮。

暗物質探測器所探測到的信號全部記錄下來後,清華大學在北京後方的暗物質實驗室將同步分析資料,開展相關研究。

#實驗 #建設