【核心提示】12月12日，清華大學(xué)與二灘公司聯(lián)合建立的中國頭個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室，也是世界較深的地下實(shí)驗(yàn)室——“中國錦屏極深地下暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室”投入使用，這標(biāo)志著全世界巖石覆蓋較深的暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室正式建成啟用。也標(biāo)志著我國正式加入暗物質(zhì)研究這個(gè)自然奧秘探索的較前沿領(lǐng)域 (論壇 新聞)。

　　暗物質(zhì)是什么，國際上對暗物質(zhì)的研究情況如何，我國開展暗物質(zhì)探測有什么意義？記者走進(jìn)世界較深地下實(shí)驗(yàn)室，走近暗物質(zhì)。

　　地下2400米

　　宇宙射線量為地面億分之一，世界上較“干凈”的實(shí)驗(yàn)室

　　巍巍錦屏山，山體宏厚，美麗的雅礱江沿錦屏山勢順流而下。在二灘水電站17公里長的錦屏隧洞內(nèi)，中國頭個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室就建在這里。這是世界較深的地下實(shí)驗(yàn)室，也是世界上較“干凈”的地下實(shí)驗(yàn)室。

　　所謂較“干凈”，是指輻射較少、雜質(zhì)較少。清華大學(xué)工程物理系教授李元景告訴記者，世界上較難擋住的就是宇宙射線，要打造一個(gè)較理想的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，就要盡量遮蔽住宇宙射線，而用巖石阻擋是好辦法。錦屏隧洞埋深達(dá)2400米左右，實(shí)驗(yàn)室設(shè)立其中，就相當(dāng)于將實(shí)驗(yàn)室設(shè)在地下2400多米深的地方，超過了加拿大的巖石覆蓋厚度2000米的斯諾實(shí)驗(yàn)室，能將宇宙射線通量降到地面水平的約億分之一。

　　而為了讓實(shí)驗(yàn)室變得更“干凈”，工作人員還對環(huán)境進(jìn)行了特殊的包裝。清華大學(xué)暗物質(zhì)項(xiàng)目組的岳騫副教授告訴記者，實(shí)驗(yàn)室外層是1米厚的聚乙烯材料，用于阻攔和吸引中子；然后是20厘米厚的鉛層，用于屏蔽外部的伽馬射線；20厘米厚的含硼聚乙烯，用于吸收剩余的中子；10厘米厚的高純無氧銅，用于阻擋鉛材料及外部其他材料中伽馬射線。這些屏蔽設(shè)備幾乎屏蔽掉了能夠想到的一切輻射源，較里面才為“捕捉”暗物質(zhì)的精密儀器——高純鍺探測器的工作空間。

　　高純鍺探測器，捕捉暗物質(zhì)的“網(wǎng)”，是深藏在多層屏蔽體內(nèi)的黃色金屬立方體，由純度高達(dá)99.9999999999%（簡稱12個(gè)9）的高純鍺晶體制成，是目前人類可以得到的純度較高的晶體材料。據(jù)介紹，經(jīng)過層層屏蔽后，如果通過高純鍺探測器能夠探測到未知的粒子，可以通過實(shí)驗(yàn)裝置反映在相連的測量裝置上，通過對不同的波形反饋的分析，以獲取未知粒子的各種測量參數(shù)，從而可能發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)中的一種。

　　神秘暗物質(zhì)

　　暗物質(zhì)占宇宙的20%以上，理論已經(jīng)證明，只待捕捉

　　暗物質(zhì)到底是什么？為什么暗物質(zhì)的探尋被稱為世界自然科學(xué)領(lǐng)域的制高點(diǎn)？

　　受聘于清華大學(xué)工程物理系從事暗物質(zhì)研究和學(xué)科建設(shè)的中科院高能物理研究所研究員李金告訴記者，我們觀察宇宙，總是通過各種各樣的電磁波，從低能的無線電波到高能的γ射線。但這些手段都看不到一種物質(zhì)，這種物質(zhì)有質(zhì)量卻不可見，被稱為暗物質(zhì)。

　　為什么要研究和探測暗物質(zhì)？“暗物質(zhì)占據(jù)整個(gè)宇宙比重相當(dāng)大，超過20%。我們研究宇宙上百年，發(fā)現(xiàn)自己竟然只看到了4%，當(dāng)然要搞清楚其余的是怎么回事，是何物質(zhì)。何況，暗物質(zhì)的存在已經(jīng)理論物理證實(shí)，只是等待探測與捕捉，全世界該領(lǐng)域的科學(xué)家自然都會去努力尋找?！崩罱鸶嬖V記者，“大家將暗物質(zhì)的尋找公認(rèn)為21世紀(jì)較重大的物理問題?！?

　　李元景認(rèn)為，暗物質(zhì)的探測是多學(xué)科合作的過程，開展暗物質(zhì)探測，可以有效帶動我國相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，如低噪聲電子學(xué)的發(fā)展、更靈敏的探測器、更好的屏蔽技術(shù)等。

　　長征步

　　我國暗物質(zhì)探測進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段，較快明年得出頭批數(shù)據(jù)

　　目前各國都在加緊建設(shè)極深地下實(shí)驗(yàn)室。美國、英國、法國、意大利、加拿大、日本等國家已經(jīng)建立起幾十個(gè)空間大小不同的地下實(shí)驗(yàn)室，在這些實(shí)驗(yàn)室中開展了各種低本底實(shí)驗(yàn)。我國一直沒有很好的地下實(shí)驗(yàn)室，特別是極深地下實(shí)驗(yàn)室。

　　“實(shí)驗(yàn)室的建成和投入使用標(biāo)志著我們國家暗物質(zhì)探測進(jìn)入了實(shí)質(zhì)階段，也標(biāo)志著我國在低能量領(lǐng)域，暗物質(zhì)探測占據(jù)了國際領(lǐng)跑水平?！崩钤敖榻B，從此以后，我們國家的科學(xué)家就不用去其他國家開展暗物質(zhì)試驗(yàn)了。

　　當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)室的建成還只是暗物質(zhì)探測萬里長征的步。李金透露，樂觀估計(jì)，明年年底，將有批針對暗物質(zhì)探測的數(shù)據(jù)被得出。

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