ipfs算力购买(www.ipfs8.vip):暗物质到底是啥?为何实验室要建在地下?

【原题目】锦屏地下实验室: 在2400米岩层下守候暗物质“造访”

实验室一期就建在锦屏山隧道中部。空间并不大,只有4000立方米,但填补了我国没有深地实验室的空缺。经测定,锦屏地下实验室内的宇宙射线通量可以降到地面水平的万万分之一到亿分之一,是现在国际上宇宙射线通量最低的地下实验室,也是全球岩石笼罩厚度最深的地下实验室。

就是这里了。

中国四川,凉山彝族自治州,西昌市,锦屏水电厂,锦屏山交通隧道中部。

垂直岩石笼罩厚度达2400米的中国锦屏地下实验室内,科研职员在起劲聆听暗物质粒子的絮语。

科研职员早已发现,若是仅存在人们已知的物质,宇宙基本不应该是现在这副容貌,一定有其余器械在起作用。

从理论上来说,暗物质并不罕有。据估算,暗物质约莫占有宇宙物质质量的85%。然则,它看不见、摸不着,险些反面任何物体发生作用,是存在于模子中的理论推演。

“谁能率先找到暗物质,谁就能在科学上走在前头。” 清华大学工程物理系教授、国家重大科技基础设施副总指挥兼总工程师李元景说。

是工程事业,也是暗物质探测的绝佳选址

中国锦屏地下实验室的源起,实在带点戏剧性。

电视上,这只是一条转动而过的字幕新闻:2008年8月8日,两条各17.5公里的锦屏山交通隧道实现双洞融会。

那时,清华大学工程物理系团队,正在天下寻找深地实验室的合适地址。

我们一直生涯在宇宙射线的“靠山音”中。差异粒子,发出差异声音,奏出远大交响乐。但暗物质太稀奇。它高冷又娇羞,险些反面任何物体发生作用,也险些不发声。人们需要一个足够平静的环境,屏障掉一切我们已知的噪声,再造出足够敏锐的耳朵,才可能在暗物质粒子迎面而来时,听到它的低吟浅唱。

以是,必须将一切推到极限。

屏障宇宙射线的最佳方式,就是将实验室建在地下。

找到暗物质、研究暗物质,将是人类熟悉的一次重大飞跃,可能引发一场新的物理学革命。

寻找暗物质之旅从2003年最先。

一个巧合是,也是在2003年,来自天下各地的近18000名水电开发者,来到人迹罕至的雅砻江锦屏大河湾,凿开了他们的战场,为锦屏一、二级水电站修建做准备。

金沙江支流雅砻江奔流至木里、盐源、冕宁三县接壤处,因被锦屏山阻隔,蓦然掉头,拐向东北方,形发展达150公里的锦屏大河湾。锦屏一、二级电站,就划分选址在这一大河湾器械两头。毗邻两座电站的锦屏山交通隧道,成为这浩洪水利工程的两条自动脉。


清华大学的先生重新闻上看到了这个事业。他们敏锐地意识到,暗物质实验室的地址,有了!

时任清华大学副校长的程建平教授领着团队,去往四川,找认真锦屏水电站工程的二滩公司(现雅砻江流域水电开发有限公司,以下简称雅砻江公司),频频谈了多次。高校和企业的这番跨界互助,还真成了。

实验室一期就建在锦屏山隧道中部。空间并不大,只有4000立方米,但填补了我国没有深地实验室的空缺。

经测定,锦屏地下实验室内的宇宙射线通量可以降到地面水平的万万分之一到亿分之一,是现在国际上宇宙射线通量最低的地下实验室,也是全球岩石笼罩厚度最深的地下实验室。

跟所有细节“较量”,将一切推到极限

2010年,中国锦屏地下实验室正式运行。

中国锦屏地下实验室一期门口。受访者供图

率先入驻的,是清华大学牵头的 *** 设计(CDEX)高纯锗暗物质实验和上海交通大学牵头的熊猫设计(PandaX)液氙暗物质实验项目。两大项目,都是对暗物质举行直接探测,即丈量暗物质粒子直接弹性碰撞通俗物质引起的反冲核的数目和能量等数值。

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随着互助组对辐射本底的要求越发苛刻,高纯无氧铜也不能直接拿来就用。清华大学工程物理系副教授马豪说,质料只要在地面上,就会被宇宙射线撞击,发生新的“噪声”。于是,课题组要将高纯无氧铜送到地下实验室,将铜电解再重组,去掉那些宇生同位素。

探测暗物质最焦点的装置,就是高纯锗探测器。

传统高纯锗探测器及其谱仪被普遍应用于基础研究、核监测、核应急、河山平安和放射性治理等领域。但要探测暗物质,对锗的纯度要求更高。

千足金叫“999”金,意思是含金量千分数不小于999。而课题组需要的锗,其纯度要到达12至13个9。

现在,海内还没有制备这种大质量高纯锗晶体的能力。

不外,在十余年寻找暗物质历程中,研究团队已经攻克了探测器制造手艺。现在,团队已能做出商业级其余高纯锗探测器,实现了功效转化。

CDEX互助组的高纯锗探测器,就置身实验室白色聚乙烯伸缩门后。

它身处重重珍爱之下:1米厚的聚乙烯质料,用来慢化和吸收中子;20厘米厚的铅层,用来屏障外部伽马射线;20厘米厚的含硼聚乙烯,可以吸收热中子;20厘米厚的高纯无氧铜,则用来屏障外部铅和含硼聚乙烯的伽马射线。

2013年,CDEX互助组揭晓了我国首个暗物质直接探测实验效果。2014年,给出点电极高纯锗暗物质探测方面国际最迅速实验效果。值得一提的是,这一效果,行使相同探测手艺,确定性地清扫了美国CoGeNT实验组给出的暗物质存在区域。而PandaX的实验效果,曾入选2016年度《科技导报》十大科学希望和2017年度美国物理学会亮点。

无人知晓暗物质粒子的真身。各个暗物质探测团队,实在都在画“清扫线”。所谓清扫线,意思就是,这一块区域我们已经找过了,没有,可以再去别处找找。

清扫线画得越多,暗物质可能的藏身空间就会被缩短得越小,寻找就能加倍有的放矢。

二期扩建,向成为全球深地科学研究中央进发

暗物质实验取得的功效,推动了我国相关基础前沿领域迅速生长,也吸引了更多科研需求。原有的暗物质实验要升级,另有核天体物理实验、深地岩石力学实验、无中微子双贝塔衰变实验......中国科学家盼望着这样一个极深地下实验空间。

4000立方米,显得越发左支右绌。

2014年,清华大学和雅砻江公司继续互助,开挖锦屏地下实验室二期工程。

做这样一个大工程,光有科学家团队是不行的。他们必须充实整合资源,找到靠谱的互助同伴,协同前进。

幸亏,锦屏地下实验室被列入了国家重大科技基础设施“十三五”设计。它的正式名称,叫极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施。

从实验室一期出来,往西端走上500米左右,就到了实验室二期。它由4条子隧道组成,总容积达30万立方米,被分成8个差其余主实验厅和其他公共区域。

中国锦屏地下实验室主任程建平曾对科技日报记者打过譬喻:若是实验室一期是一套别墅的话,那么实验室二期就是一个小区。小区内,要容纳更多的实验团队和实验项目。

但新的难题接踵而至。好比说,透风。

二期实验空间从一期的4000立方米增添到了30万立方米,在理论盘算和钻研以后,建设团队决议安装三根800毫米管径的聚乙烯材质的透风管道,从西端雅砻江畔的拦污坝平台经由排水洞运送新风到实验大厅,全长9公里。

然则自锦屏水电站发电之后,这条排水洞,现实上处于半废弃状态。洞内没有照明和通讯装备,有淤泥和涌水,有废弃的风机、龙门架、钢筋、混凝土残渣,另有多处深坑、围堰、涌水点和栏坝。2016年年头,建设团队中的清华大学薛涛先生率领两位工程师,穿着连体防水服,带着对讲机、平安绳、救生衣、电筒和铁锹,进入排水洞勘探。3个小时,他们穿过淤泥,淌过流水,一点点摸清排水洞洞内情形,写成了排水洞勘探讲述,为透风管道的修建,奠基了前期基础。

现在,差其余科研团队,带着他们各自待解的谜题,守候进入扩建后的中国锦屏地下实验室。

5月下旬,科技日报记者来到地下实验室二期B厅。在尚未完全建好的实验室内,上海交大牵头的PandaX互助组已经紧锣密鼓最先了事情。

探测暗物质是国际竞争性项目,其他国家也在发力。这让科研职员不得不争分夺秒。

PandaX实验升级后的4吨量级的液氙探测器正在主要调试运行,期待暗物质的“造访”。“我们加班加点,但也踏扎实实。在保证平安的条件下,力争早出效果。” PandaX互助组一名研究职员向科技日报记者透露。

“我们在不停地靠近真相。”上海交通大学物理与天文学院助理研究员王舟说。不管是互助照样竞争,人类都在为拓展认知界限而起劲。但在他们心里,照样存着为国争光的念头。“我们想在人类科学史上,留下属于中国人的一笔。”这位年轻的女科研职员说。

CDEX的实验也会升级到百公斤级甚至吨级的高纯锗阵列探测器,将探测迅速率再提升两个数目级。互助组的实验大厅中,近八层楼高的液氮罐已耸立在基坑内。罐内,将要放入1000个高纯锗探测器。

“我们稀奇有信心,10年后,中国会有一个全球著名的地下实验室。”李元景说得兴奋。他设想着,把锦屏地下实验室酿玉成球深地科学研究中央。

到时,来自天下各地的科学家,从凉山西昌搭车一起向北,一起上,隧道连着隧道,高山夹着高山。约两个小时后,当锦屏山隧道的入口展现眼前,他们也会下意识感伤:就是这里了。

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  • 评论列表:
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     发布于 2021-06-06 00:04:46  回复
  • 垂直岩石笼罩厚度达2400米的中国锦屏地下实验室内,科研职员在起劲聆听暗物质粒子的絮语。 来了哦
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       发布于 2021-06-06 13:58:49  回复
    • 但新的难题接踵而至。好比说,透风。 佩服大家!
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       发布于 2021-06-06 08:38:09  回复
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