中国锦屏地下实验室令西方紧张 专用于暗物质探测研究
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北京联盟总结本文关键词语：中国,锦屏地下实验室 来源： 北京联盟
日，中国锦屏地下实验室在四川雅砻江锦屏水电站揭牌并投入使用，标志着我国已经拥有开展物理学重大基础前沿科学研究的自主地下实验平台。中国锦屏地下实验
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探访中国锦屏地下实验室　探测暗物质
【 】 【】 【来源：四川日报】
　　◎ 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：徐佳]
新闻采访中心：[028]
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探访中国锦屏地下实验室：3个“万万没想到”
　　30倍大的“实验室群”
　　到明年底，锦屏地下实验室二期工程土建工作将完工，30倍于目前实验室面积的实验室群将成型。
　　随着历时10年建设的锦屏水电站全面投产，曾经机器轰鸣、万人劳作的建设场面不见了，雅砻江水安静流淌，只有从锦屏山隧道里偶尔出来的卡车，暗示着这里还有唯一的建设现场――锦屏地下实验室二期工程。
　　2009年，当清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司启动中国锦屏地下实验室建设时，锦屏地下实验室主任、清华大学教授程建平并没想到，这个实验室会在5年后迎来二期建设的启动。“当时我们基于开展暗物质研究的需要来建设，至于更大规模、能够容纳更多领域重大基础前沿课题研究的实验室建设，我们当时并没有想过。”程建平坦言。
　　锦屏地下实验室目前容纳了上海交大、清华两个实验组，分别使用液氙探测器开展暗物质的直接探测和采用低温半导体开展探测。4年来，清华大学发表了3篇暗物质灵敏度实验结果，今年11月11日发表的最新论文更是进一步缩小暗物质存在区域，同时推翻了美国CoGeNT暗物质实验组近年来宣称“已经探测到暗物质存在区域”的结论；上海交大则发表了Panda X实验得到的首个物理结果。
　　清华和上海交大都在准备更新换代探测设备。清华从1公斤高纯锗探测器向10公斤迈进，上海交大计划将120公斤的液态氙向500公斤级的探测器升级。而目前，世界上运行中最大的该类型探测器是美国的250公斤级LUX探测器。
　　在参与CDEX研究的清华大学工程物理系副教授岳骞看来，锦屏地下实验室不仅可以探测暗物质，还可以开展地下核天体物理实验、太阳中微子等重大基础性前沿课题。“深地实验物理内容丰富，我国又有锦屏地下实验室这样得天独厚的深地实验条件，希望更多的人投身其中。”
　　今年8月，清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司签署共同建设中国锦屏地下实验室二期的合作协议，到明年底，锦屏地下实验室二期工程土建工作将完工，30倍于目前实验室面积的实验室群将会成型。不远的将来，这里不仅是探测暗物质的主战场，更多深地科学领域实验项目的开展，将使这里成为世界物理学家心中的圣地。
　　世界最深实验室“前五”
　　中国锦屏地下实验室（CJPL） 岩石覆盖厚度2400米
　　美国杜赛尔(DUSEL)二期地下实验室（在建） 岩石覆盖厚度2300米
　　加拿大斯诺(SNO)地下实验室 岩石覆盖厚度约2000米
　　法国摩丹(Modane)地下实验室 岩石覆盖厚度约1700米
　　意大利格兰萨索(GranSasso)地下实验室 岩石覆盖厚度约1400米
　　（数据参考清华大学工程物理系程建平等人发表的《国际地下实验室发展综述》）
责任编辑：张娟
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编辑：刘一　科学家在地下2.4公里处探测暗物质
[摘要]科学家利用气泡指示的方式来探测暗物质的存在。这套实验装置被安置在2.4公里的地下。
美国物理学家设计新型气泡室暗物质探测器，并获得第一批数据。讯 一支美国物理学家小组正在设计新的实验，试图首先直接探测到暗物质的存在。科学家在实验中第一次探测到气泡的生成，该实验是利用气泡指示的方式来探测暗物质的存在。这套实验装置被安置在1.5英里（约合2.4公里）的地下，位于安大略省萨德伯里市。这支暗物质探测小组由23位物理学家组成，分别来自于芝加哥大学、西北大学以及美国能源部的费米加速器国家实验室。其中费米实验室负责暗物质探测器的组装和调试工作。西北大学的物理学家Eric Dahl也参与了其中的研究，他说：“中每1克普通物质或原子，就对应有大约5.5克暗物质。暗物质究竟是由什么组成仍然未知，科学家已经排除了目前所有的已知粒子类型。无论暗物质是什么，都会给我们带来全新的物理知识，不仅能够回答宇宙学和天体物理学中最大的谜团，而且也能开辟粒子物理学的新天地。早在1933年，天体物理学家就已经观测到，星系的运动需要比用可见光看到的物质多得多的物质来维持。其实，在我们周围就存在着大量的暗物质，在一个拳头大小的体积之内平均就有一颗暗物质粒子，它们通常以数百公里每秒的速度运动。科学家设计的这种暗物质探测器中包含30升过热的三氟碘甲烷(CF3I)。探测器的周围安装有大量的声学传感器，能够监听到受暗物质撞击的原子核造成气泡的破裂声响。于此同时，该实验小组的科学家正在设计新一代的暗物质探测器。延伸阅读：暗物质暗物质（Dark Matter):暗物质是一种比电子和光子还要小的物质，不带电荷，不与电子发生干扰，能够穿越电磁波和引力场。暗物质的密度非常小，但是数量庞大，充满整个宇宙，因此它的总质量很大。暗物质与暗能量被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题，它们代表了宇宙中84.5%[1] 的物质含量，而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到(约5%)。暗物质无法直接观测得到，但它却能干扰星体发出的光波或引力，其存在能被明显地感受到。
[责任编辑：alonliu]
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