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探访中国锦屏地下实验室 探测暗物质

2014-12-09 08:56:00  来源:四川日报  说两句  分享到:

  ◎ 宇宙密度的95%以上是尚不为人们所了解的暗物质和暗能量。

  ◎ 中国锦屏地下实验室是目前世界上最深的地下实验室,垂直岩石覆盖达2400米。探测暗物质是这个实验室的重要使命。

  ◎ 锦屏地下实验室二期工程土建工作将于明年底完工,30倍于目前实验室面积的实验室群将成型。这里将不仅是探测暗物质的主战场。

  11月底,乘车从凉山西昌一路向北,在冕宁县漫水湾驶入锦屏水电站专用公路,溯流而上,河滩峡谷,山挤着山,两个小时后,车辆一头扎进全长17.5公里、开车通行需要半个小时的锦屏山隧道,我们此行的目的地、国内首个极深实验室锦屏地下实验室快到了。一项将带来未来新科学革命的研究在这个实验室开展。

  原子、分子、等离子体……这些人类熟知的重子物质只占宇宙总密度的4%或5%,宇宙密度的95%以上是尚不为人们所了解的暗物质和暗能量。探测暗物质正是这个实验室的重要使命。

  这里的实验有多神秘?科学家是怎样工作生活的?本报记者走进锦屏地下实验室,带你“零距离”感受。

  □本报记者 刘川 文/图

  3个“万万没想到”

  万万没想到,这样一个被世界物理学家视为“天堂”的实验室看起来竟如此简单。

  要进入目前世界上最深的地下实验室,我们满以为会像科幻电影中一样,穿过警卫森严的大门,坐着极速电梯一路下行2400米才能到达核心区。但万万没想到,进隧道行驶了10分钟左右,车子就在一个大门口停了下来,除了门口的密码锁这大门也再普通不过了。“到了。”司机说。

  原来,锦屏地下实验室就藏身于锦屏山腹部的隧道中部,垂直岩石覆盖达2400米只是它所承受的锦屏山的高度。

  国际上的地下实验室分两种,一种是利用废弃的矿井,另一种是利用隧道。隧道比矿井交通便捷性好,开车可直达,但找到合适的隧道并不容易,如果隧道比较短,就必须考虑从山侧穿入的宇宙线。所幸的是,锦屏地下实验室利用的长度17.5公里、穿越锦屏山的隧道是世界第二深埋隧道,再加上锦屏地下实验室周围的岩石纯度非常高,在这里,高能量的宇宙线被尽可能屏蔽,为暗物质探索提供了“干净”的环境。

  第二个“万万没想到”,是这样一个被世界物理学家视为“天堂”的实验室看起来竟如此简单。

  锦屏地下实验室呈“T”形结构,进门首先是一块上海交大和清华大学的公共区域,与这一区域垂直的是一个狭长的走廊,走廊中,上海交大的暗物质直接探测器材摆在中间,再向里走,穿过一道门,就到了清华大学暗物质实验室,4000立方米的实验室空间,看上去也就相当于3个大房间。

  记者睁大了眼睛,来回走了几圈,只看到一些大大小小像氧气罐一样的容器、像砖块一样的设备和仪器,看上去一点都不“科幻”。“最近有的设备停下来了在做升级,里面显得有点乱,不过你赶上也算幸运,一般我们实验室都不让人打扰呢。”随行的清华大学课题组工作人员覃建强说。

  最后一个“万万没想到”,是锦屏地下实验室里暗藏的“玄机”。

  清华暗物质实验室是双层结构,科学家们在底下一层做研究,第二层放设备。突然,就像芝麻开门一样,墙壁上弹出一个门,有人从门里走出来。原来,这最里面还有第三道门,里面藏的“宝贝”就是清华的暗物质探测仪器。“这个门可是1米厚的聚乙烯材料,用于阻拦和吸引中子。”覃建强边走边介绍,20厘米厚的铅层,用于屏蔽外部的伽马射线;20厘米厚的含硼聚乙烯,用于吸收剩余的中子;10厘米厚的高纯无氧铜,用于阻挡铅材料及外部其他材料中的伽马射线,这些屏蔽设备几乎屏蔽掉了能够想到的一切辐射源。在最里面的低温液氮环境中躺着的是直接探测暗物质的1公斤高纯度锗实验探测器,“千足金只有99.9%的含量,即三个‘9’,但高纯度锗则达到12个‘9’以上的纯度。”

编辑:贾宜超作者:

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