我國建世界最深地下實驗室可探尋暗物質

　　“中國錦屏地下實驗室要擴建了！將從4000立方米擴容到12萬立方米！”8月1日,清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司在成都簽署共同建設中國錦屏地下實驗室二期工程的合作協議,正式決定啟動中國錦屏地下實驗室二期工程,再次令世界矚目。

　　在二灘水電站17公里長的錦屏隧洞內,中國首個極深地下實驗室就建在這里。這是世界最深的地下實驗室,也是世界上“最干凈”的地下實驗室。

　　所謂“最干凈”,是指輻射最少、雜質最少。清華大學工程物理系教授李元景告訴記者,世界上最難擋住的就是宇宙射線,要打造一個最理想的實驗環境,就要盡量遮蔽宇宙射線,而用巖石阻擋是好辦法。錦屏隧洞最大埋深達2400米左右,實驗室設立其中,就相當于將實驗室設在地下2400多米的地方,超過了加拿大的巖石覆蓋厚度2000米的斯諾實驗室,能將宇宙射線通量降到地面水平的約億分之一。為了讓實驗室變得“更干凈”,工作人員還對環境進行了特殊的包裝。實驗室外層是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的伽馬射線。這些屏蔽設備幾乎屏蔽了能夠想到的一切輻射源。

　　地下實驗室,尤其是極深地下實驗室,是開展粒子物理學、天體物理學及宇宙學等領域的暗物質探測、雙β衰變、中微子振蕩、質子衰變等重大基礎性前沿課題的重要研究場所,是巖體力學、地球結構演化、生態學等學科開展相關實驗研究所需的特殊環境,也是低放射性材料、環境核輻射污染檢測的良好環境。

　　2012年,清華大學領導的CDEX實驗組在錦屏地下實驗室里獲得了第一批寶貴的數據,并展開了數據分析。2013年,實驗組的首個研究成果就發表在國際權威物理期刊《物理評論D》(《Physical Review D》)上,這是我國第一個自主開展暗物質實驗研究的物理結果,更為可喜的是,該實驗成果對低質量區暗物質粒子的探測靈敏度達到了國際一流水平,確立了CDEX實驗組在國際暗物質探測領域第一陣營的地位,極大地提升了我國在暗物質這一重大基礎前沿研究領域的研究水平和國際影響力。