锦屏地下实验室：在2400米岩层下等待暗物质“造访”(2)

　　率先入驻的，是清华大学牵头的盘古计划（CDEX）高纯锗暗物质实验和上海交通大学牵头的熊猫计划（PandaX）液氙暗物质实验项目。两大项目，都是对暗物质进行直接探测，即测量暗物质粒子直接弹性碰撞普通物质引起的反冲核的数量和能量等数值。

　　随着合作组对辐射本底的要求越发苛刻，高纯无氧铜也不能直接拿来就用。清华大学工程物理系副教授马豪说，材料只要在地面上，就会被宇宙射线撞击，产生新的“噪声”。于是，课题组要将高纯无氧铜送到地下实验室，将铜电解再重组，去掉那些宇生同位素。

　　探测暗物质最核心的装置，就是高纯锗探测器。

　　传统高纯锗探测器及其谱仪被广泛应用于基础研究、核监测、核应急、国土安全和放射性管理等领域。但要探测暗物质，对锗的纯度要求更高。

　　千足金叫“999”金，意思是含金量千分数不小于999。而课题组需要的锗，其纯度要达到12至13个9。

　　目前，国内还没有制备这种大质量高纯锗晶体的能力。

　　不过，在十余年寻找暗物质过程中，研究团队已经攻克了探测器制造技术。现在，团队已能做出商业级别的高纯锗探测器，实现了成果转化。

　　CDEX合作组的高纯锗探测器，就置身实验室白色聚乙烯伸缩门后。

　　它身处重重保护之下：1米厚的聚乙烯材料，用来慢化和吸收中子；20厘米厚的铅层，用来屏蔽外部伽马射线；20厘米厚的含硼聚乙烯，可以吸收热中子；20厘米厚的高纯无氧铜，则用来屏蔽外部铅和含硼聚乙烯的伽马射线。

　　2013年，CDEX合作组发表了我国首个暗物质直接探测实验结果。2014年，给出点电极高纯锗暗物质探测方面国际最灵敏实验结果。值得一提的是，这一结果，利用相同探测技术，确定性地排除了美国CoGeNT实验组给出的暗物质存在区域。而PandaX的实验结果，曾入选2016年度《科技导报》十大科学进展和2017年度美国物理学会亮点。

　　无人知晓暗物质粒子的真身。各个暗物质探测团队，其实都在画“排除线”。所谓排除线，意思就是，这一块区域我们已经找过了，没有，可以再去别处找找。

　　排除线画得越多，暗物质可能的藏身空间就会被收缩得越小，寻找就能更加有的放矢。

　　二期扩建，向成为全球深地科学研究中心进发

　　暗物质实验取得的成果，推动了我国相关基础前沿领域迅速发展，也吸引了更多科研需求。原有的暗物质实验要升级，还有核天体物理实验、深地岩石力学实验、无中微子双贝塔衰变实验……中国科学家渴望着这样一个极深地下实验空间。

　　4000立方米，显得越发捉襟见肘。

　　2014年，清华大学和雅砻江公司继续合作，开挖锦屏地下实验室二期工程。

　　做这样一个大工程，光有科学家团队是不行的。他们必须充分整合资源，找到靠谱的合作伙伴，协同前进。

　　好在，锦屏地下实验室被列入了国家重大科技基础设施“十三五”规划。它的正式名称，叫极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施。

　　从实验室一期出来，往西端走上500米左右，就到了实验室二期。它由4条子隧道构成，总容积达30万立方米，被分成8个不同的主实验厅和其他公共区域。

　　中国锦屏地下实验室主任程建平曾对科技日报记者打过比方：如果实验室一期是一套别墅的话，那么实验室二期就是一个小区。小区内，要容纳更多的实验团队和实验项目。

　　但新的难题接踵而至。比如说，通风。

　　二期实验空间从一期的4000立方米增加到了30万立方米，在理论计算和研讨以后，建设团队决定安装三根800毫米管径的聚乙烯材质的通风管道，从西端雅砻江畔的拦污坝平台经由排水洞输送新风到实验大厅，全长9公里。