在2400米深地“追光”

 

　　中国锦屏地下实验室二期锦屏大设施A2实验厅。

 

 

　　位于中国锦屏地下实验室二期的JUNA深地核天体物理实验装置。

 

 

　　科研人员在中国锦屏地下实验室开展相关实验。

 

 

　　锦屏山交通隧道东端。

 

　　近期，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土建公用工程完工，具备实验条件。首批来自清华大学、上海交通大学、中国原子能科学研究院等高校和科研院所的10个实验项目组进驻开展科学实验。

　　这座世界最深、最大的极深地下实验室如何建成？对于科研创新具有什么意义？本报记者进行了采访。

　　打造理想环境

　　锦屏山位于四川省凉山彝族自治州，发源于青藏高原的雅砻江沿着锦屏山蜿蜒流淌。这里地势陡峭，蕴藏着丰富的水能资源，相继建成两座世界级水电站（国投集团雅砻江公司锦屏一级、锦屏二级水电工程项目）。长达17.5公里、垂直岩石覆盖约2400米的锦屏山隧道穿山而过，连接两座水电站，这也正是中国锦屏地下实验室的开端。

　　本世纪初，清华大学工程物理系团队开始暗物质实验研究。暗物质，通俗地讲就是那些既不发射光、也不吸收和反射光的物质。到目前为止，暗物质存在的多个科学证据都是由天文观测给出的。根据天文观测数据和研究结果，暗物质质量约占宇宙物质总质量的85%，分布在宇宙的各个角落。

　　遗憾的是，目前人类并没有真正探测到暗物质。“暗物质研究被认为是21世纪最重大的前沿物理问题之一，暗物质被喻为‘笼罩在21世纪物理学天空中的乌云’。探索暗物质，相当于在乌云中寻找一束光。”清华大学工程物理系教授、CDEX暗物质实验负责人岳骞对记者说。

　　工欲善其事，必先利其器。一个理想的研究环境，对开展暗物质实验研究至关重要。地面充斥着大量的宇宙射线，一个手掌差不多大的空间，每秒就有两个宇宙射线穿过。若是在地上开展暗物质、中微子探测实验，探测器接收到的信号会淹没在宇宙射线的信号中，研究人员无法分辨。

　　“这就好比在一个非常嘈杂的足球场，要听到一根针掉到地上的声音。”岳骞说。

　　为了最大程度屏蔽干扰，开展暗物质等前沿物理问题的研究需要在地下实验室进行。然而，在很长一段时间里，由于国内缺乏相关设施，清华大学科研团队只能租用韩国襄阳地下实验室的一个拐角。该实验室岩石覆盖厚度约为700米，供中国科研团队的使用面积大约只有1平方米。

　　在国外开展研究时，清华大学科研团队也在国内寻找合适的实验场所。团队成员曾前往东北和北京的煤矿、秦岭隧道、河北的金矿等实地考察，结果均不理想。

　　一筹莫展之际，转机出现了：2008年8月8日，岳骞偶然在电视上看到一条新闻：锦屏山隧道贯通了！

　　团队立马前往现场勘察，他们惊喜地发现，这里正是建设深地实验室的绝佳场所：隧道上方2400多米的岩石厚度可以屏蔽各种宇宙射线，而且周边的岩石是大理岩，辐射也低。一旦建成，这里将拥有目前世界上探测暗物质最理想的研究环境。