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清华又一个世界之最!

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7月20日,中国首个、世界最深的极深地下实验室——中国锦屏地下实验室正式启动新阶段建设,“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”项目正式进驻地底,开始安装实验设备。

垂直最深2400米是什么样子?

如果在这里建一个实验室,

你能想到的是做什么研究呢?

近日,记者从清华大学获悉,7月20日,首个由清华大学作为独立法人单位承担的国家重大科技基础设施——“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”启动仪式在四川省雅砻江锦屏山隧道举行,标志着由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司共同建设的中国首个、世界最深的极深地下实验室——“中国锦屏地下实验室”进入加快建设新阶段。

清华大学供图

清华大学校长邱勇在致辞中指出,清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司在2009年签署了合作协议,“十年磨一剑”,这把科研宝剑仍在铸造过程中,但它的光芒已经初步显现,相信实验室未来将会取得更加耀眼的成果。

也许就在不久的将来,这里的新发现很可能会引发物理学的一场革命。

为何实验室要位于地下2400米?

重大科技基础设施科学中心主任岳骞表示,现代物理学的重大突破需要极端实验条件。这个实验室的优势便是可以尽可能的减少宇宙射线的干扰,厚厚的岩石能把大部分宇宙射线都屏蔽掉。打个比方,如果山顶上有1亿个宇宙射线粒子将射向这个实验室的话,最后大概只有1个能够进入这里。

几乎没有宇宙射线干扰,使得该项目能够面向未来新粒子探测和新物理研究,为开展粒子物理与核物理、天体物理学及宇宙学等领域的重大基础前沿实验研究提供平台支撑。

与目前国际上其他的地下实验室相比,中国锦屏地下实验室岩石覆盖最深、宇宙线通量最小、可用空间最大,并且具备交通便捷、基础设施完备等优势。

No.1 中国锦屏地下实验室,岩石覆盖厚度约2400米

No.2 美国杜赛尔(DUSEL)二期地下实验室,岩石覆盖厚度2300米

No.3 加拿大斯诺(SNO)地下实验室,岩石覆盖厚度约2000米

No.4 法国摩丹(Modane)地下实验室,岩石覆盖厚度约1700米

No.5 意大利格兰萨索(GranSasso)地下实验室,岩石覆盖厚度约1400米

可同时容纳多个大型深地实验项目

目前,中国锦屏地下实验室二期正在建设中,未来将建成8个实验大厅,地下可用实验空间由原来的4000立方米增加到30万立方米,可以同时容纳多个大型深地科学实验项目。国际科学界对此高度关注,现已有多个国内外科研团队申请使用。

重大科技基础设施副总指挥兼总工程师李元景介绍,中国锦屏地下实验室不光是为中国科学家服务,也对全世界的科学家和实验室开放,推动我国开展国际级大科学合作,吸引国内外顶尖学者前往开展前沿物理实验,为取得重大物理突破提供基础设施保障。

据悉,国际上其它地下实验室相比,中国锦屏地下实验室岩石覆盖最深、宇宙线通量最小、可用空间最大,并且具备交通便捷、电力及水源充足、基础设施完备等优势。未来,合作组将建设100公斤至吨量级的锗-76同位素丰度达85%以上的富集高纯锗阵列探测器系统,将探测灵敏度再提升两到三个量级,可以同时测量暗物质和无中微子双贝塔衰变两个重大前沿科学问题研究。

中国锦屏地下实验室二期(建设中)

关于暗物质,你要了解这些

什么是暗物质?

据普朗克卫星研究结果显示表明,我们所熟知的普通物质仅占宇宙总质量的约4.9%!这些普通物质构成了恒星、星系等可见宇宙。而宇宙中不可见的暗物质约占26.8%,其余68.3%则为暗能量。

图自中国锦屏地下实验室

暗物质,就是一种“看不见”的物质。这里所说的“看不见”,不单单是说用我们的肉眼在可见光波段看不见,而是说不论探测什么波段的电磁波,比如无线电、红外线、紫外线、X射线等,都看不到它。也就是说,暗物质几乎不发出任何波段的电磁辐射。

为什么要研究暗物质?

暗物质理论和实验研究工作将极大扩展人类对于除普通物质之外的宇宙世界的认识,也为人类了解占宇宙更大质量份额的暗能量问题提供研究基础,因而成为当前粒子物理学、宇宙学、天体物理学等学科前沿的研究课题。它将是人类认识宇宙的一次重大飞跃,可能导致一场新的物理学革命。

如何才能找到暗物质?

目前普遍认为有三种方法:第一种是利用加速器碰撞,看能否在实验中产生暗物质;第二种是在太空进行间接探测;第三种就是测量暗物质粒子与探测器靶核碰撞之后产生的信号,一般在地下实验室进行。

图为中国锦屏地下实验室(一期)

中国锦屏地下实验室正是采取第三种方法来探测暗物质。所以,地下2400米是绝佳的实验环境。在探测过程中,暗物质可能会受到宇宙射线的影响,而在地表深处,宇宙射线量仅为表面的约亿分之一。在这个相对“干净”的地方进行实验,可以避免很多干扰因素来“打扰”实验进行。

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