中國科學家希冀實現的“最深最黑的夢”又向現實邁進了一步。
  今天下午,清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司簽署協議,計劃在今年11月正式動工中國錦屏地下實驗室(China JinPing Underground Laboratory,CJPL)二期建設工作。按照計劃,到明年年底,錦屏地下實驗室將擁有12萬立方米的地下空間。
  無論對中國科學家還是外國科學家來說,這都是一個喜訊——這個世界上岩石埋深最深的地下實驗室,是從事暗物質研究的最佳場所,科學家都希望在“世界上最安靜的地方,得到最靈敏的實驗結果”。
  2010年年底,只有4000立方米的錦屏地下實驗室一期低調投入使用。著名的《科學》雜誌發文稱:中國科學家希望“最深最黑的夢”變成現實。如今,這個夢向現實又邁進了一步。
  21世紀初,美國上百位物理學家列出11個重要問題,其中,排名第一的就是“暗物質”。
  可是暗物質到底是什麼?它不發光,人眼看不見,但是通過引力作用可以知道它的存在。宇宙中的物質,人類理解比較深刻的只是其中的15%,另外的85%就是人類所不知道的暗物質。
  探測暗物質的條件非常苛刻。“這需要非常潔凈的空間,不能有大震動,不能有太多宇宙線粒子,不可以有太多的放射性。”清華大學工程物理系副教授岳騫介紹。
  但是宇宙線粒子天然存在,要探測暗物質,就必須對宇宙線粒子進行屏蔽。為減少宇宙線粒子的干擾,國際上一般選擇兩種方式建設地下實驗室:礦井型和隧道型。
  在錦屏地下實驗室建成之前,中國的物理學家不得不在國外開展暗物質研究。他們最希望能在中國以主人的身份來做研究。
  多年來,岳騫一直在乾的一件事情就是在國內找“洞”。岳騫和同事一起下過煤礦,也去過隧道,“但是有,不代表就可以用”。
  直到2008年8月8日,岳騫清楚地記得,那一天北京奧運會開幕,他在電視里看到位於錦屏水電站的錦屏隧道貫通的消息。他激動得立刻跟課題組的同仁們打電話:這不就是我們要找的洞嗎?岩石埋深大、宇宙線通量極低、岩石天然本底低,交通便利、配套設施完善。
  很快,清華的研究人員就跑到四川涼山彞族自治州的水電站去做實地考察。2009年5月8日,清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司簽訂戰略合作協議,聯合建立中國錦屏地下實驗室,並於2010年年底正式投入運行。中國進行暗物質實驗等重大基礎前沿研究終於有了自己的地下實驗室。
  如今,已有200多位科學家、實驗技術人員和博士等科研人才在錦屏地下實驗室開展基礎前沿研究工作。“我們現在還沒有抓到暗物質,這個研究太前沿了。”岳騫說。暗物質到處遊蕩,好像地球周圍的大氣,看不見摸不到,偶爾會碰到身上,也無法感知,而碰上的概率通常小於10的負40次方。
  科學家們要做的,就是要發明一種探測器,哪怕是暗物質粒子對其極輕微的碰撞,也能感知到。這就要求探測器非常靈敏。
  清華大學領導的CDEX實驗組2011年正式開展暗物質實驗。2013年CDEX實驗組在國際權威物理期刊Physical Review D(《物理評論D》)上發表首個物理成果。“以前都是空白,這麼重要的課題沒有中國人的聲音,現在我國終於有了第一條暗物質研究成果。”
  目前,錦屏地下實驗室地下空間已經基本被清華大學的CDEX實驗、上海交通大學的PandaX實驗以及低本底裝置等相關實驗設施全部占滿。
  CDEX實驗提出建立噸量級暗物質實驗計劃,需要更大的地下空間來安裝和容納實驗裝置;PandaX實驗也計劃利用更大空間來建設噸量級探測器系統。
  隨著錦屏地下實驗室在國內外的科學影響日益擴大,已有多個國內外科研合作組向實驗室提出實驗空間的使用需求。
  與此同時,一個很現實的問題也擺在眼前:由於雅礱江流域水電開發有限公司的土建工作接近尾聲,工作重點將會轉向水電站的運行。錦屏水電站建設過程中的一些輔助性施工隧道需要決定是繼續利用還是回填處理,同時專業的隧道施工隊伍也將陸續撤出。
  這些現實情況“催生”了錦屏地下實驗室的二期建設。“二期實驗室到了時不我待的時刻。如果等到施工隊伍都撤出了,國家在這裡要建一個實驗室,造價會是現在的5到10倍。”清華大學常務副校長程建平說,“這麼好的一個地方如果不做大,給全世界用,太可惜了。”
  今天,清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司簽署協議,決定繼續利用隧道建設實驗室。至於費用問題,只能先自籌。清華已經“迫不及待地把兜兒里的錢拿出來建這個實驗室”,事先投入近億元。但是因為二期規劃較大,這點錢遠遠不夠,“我們希望大家來參與這個事情,也希望得到更多部門的支持。”程建平說。
  本報北京8月1日電  (原標題:探尋暗物質 中國科學家有了最佳場所)
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