焦點(diǎn)訪談:大山里的地下實(shí)驗(yàn)室
央視網(wǎng)消息(焦點(diǎn)訪談):說到大涼山,大家很難把它和科技前沿掛上鉤。但是在四川涼山州雅礱江畔的崇山峻嶺之間,卻有著一個(gè)目前世界上最深的地下實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室藏在2400米的山體深處,不僅有著技術(shù)先進(jìn)的設(shè)備,還有一群來自清華大學(xué)和上海交通大學(xué)的科研工作者。他們在大涼山的肚子里,做著一項(xiàng)很神秘而且處在最前沿的科研工作——尋找宇宙的“幽靈”。
總臺記者趙雄:“我現(xiàn)在是在四川涼山州錦屏山隧道洞口,全世界最深的地下實(shí)驗(yàn)室就在我身后的隧道里。接下來,我們將深入到這個(gè)隧道最核心的位置,去看看這個(gè)實(shí)驗(yàn)室?!?/p>
通往這個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室的錦屏山隧道全長有17.5公里,和我們通常理解的“地下”的概念不同,這個(gè)實(shí)驗(yàn)室并不是位于地底深處,而處于一座山體中間的隧道中部,實(shí)驗(yàn)室上方垂直巖石覆蓋達(dá)2400米,所以被稱之為地下實(shí)驗(yàn)室。進(jìn)入隧道,我們可以清晰地看到大山內(nèi)部巖體。沿著隧道一路往里行駛大約9公里,耗時(shí)10多分鐘,就來到了中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室,這里匯聚了來自清華大學(xué)和上海交通大學(xué)一共20多名頂尖研究專家。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是從隧道的側(cè)面開挖出來的,包括地下實(shí)驗(yàn)室入口隧道、連接隧道和主實(shí)驗(yàn)廳三部分,空間容積約為4000m3,其中主實(shí)驗(yàn)廳并不大,長40m,寬6.5m,高7.5m。在實(shí)驗(yàn)室里,可以看到各種神秘的科研設(shè)備,用來探測宇宙中可能存在卻又不可見的東西——暗物質(zhì)。
物理學(xué)家分析,在宇宙中,我們所了解的物質(zhì)和能量可能只占到已知宇宙的5%,更多的或許是那些看不見摸不著的暗物質(zhì)、暗能量。針對暗物質(zhì)的研究,對于前沿科學(xué)研究意義重大,如果能探測到暗物質(zhì),將為人類認(rèn)識宇宙帶來革命性的突破。
上海交通大學(xué)教授、暗物質(zhì)探測專家韓柯:“18世紀(jì)沒有電的時(shí)候,當(dāng)時(shí)的人們完全無法想象今天電在我們生活中無處不在。我們今天研究暗物質(zhì),搞清楚暗物質(zhì)的本源,期望未來暗物質(zhì)會影響我們生活的方方面面,帶給我們像電一樣,甚至比電更加深刻的變化。
由于暗物質(zhì)很難探測到,需要排除宇宙中各種射線的干擾,只有在極深的地下才有可能直接探測到,因此世界各國科研人員多年來一直在尋找具備深地條件的地下實(shí)驗(yàn)室。
國投雅礱江水電錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局常務(wù)副局長李名川:“因?yàn)榈孛娉涑庵罅康挠钪嫔渚€,如果在地面開展暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn),暗物質(zhì)的信號就會被宇宙射線的信號完全淹沒掉,無法分辨到底是暗物質(zhì)還是宇宙射線的信號。就像在一個(gè)非常嘈雜的足球場,要找一根針掉到地下的聲音?!?/p>
要想找到這樣的實(shí)驗(yàn)室并不容易,目前美國和歐洲等多國都在努力尋找和建設(shè)符合條件的實(shí)驗(yàn)室。2008年8月8日,位于四川省涼山州的錦屏山交通隧道正式貫通,這條位于地下2400米的隧道是連接錦屏一級、二級水電站的專用通道。這則消息在當(dāng)天播出后,清華大學(xué)暗物質(zhì)探測團(tuán)隊(duì)很快就發(fā)現(xiàn),這里就是他們一直以來夢寐以求的實(shí)驗(yàn)室地點(diǎn)。
很快,清華大學(xué)的科研人員聯(lián)系上了隧道的建設(shè)方國投集團(tuán)雅礱江流域水電開發(fā)有限公司,希望和他們一起在隧道正中間,利用錦屏山隧道特殊的地理?xiàng)l件,降低宇宙射線通量,聯(lián)合建設(shè)中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室。然而,在有著2400米巖石埋深的隧道中建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)室,遠(yuǎn)比想象的要困難得多。
李名川:“我們是在大山深處挖出來的隧道和實(shí)驗(yàn)空間,巖體就是大山最原始的巖體,凹凸不平,這證明當(dāng)時(shí)施工特別不容易,因?yàn)檫@些都是巖爆導(dǎo)致的?!?/p>
所謂“巖爆”,是指巖石在高壓下像爆炸一樣斷裂、彈射,猛烈爆發(fā)的能量會對隧道造成破壞,是隧道施工的主要安全隱患之一。
李名川:“在大山深處巖爆特別厲害,我們遭遇了1200多次較大規(guī)模的巖爆,同時(shí)也碰到了高壓大流量突涌水。當(dāng)時(shí)水從巖體里噴涌而出,在壓力作用下都已經(jīng)霧化了,所以這條隧道建設(shè)特別不容易?!?/p>
經(jīng)過一年多的建設(shè),中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期于2010年底完工并正式投入使用。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)室里,絕大部分宇宙射線都會被2400米厚的巖體屏蔽掉,實(shí)驗(yàn)室里宇宙射線通量是地表的一億分之一,為科研人員開展暗物質(zhì)探測提供了近乎絕對安靜的實(shí)驗(yàn)條件。
隨著實(shí)驗(yàn)室正式建成投用,清華大學(xué)和上海交通大學(xué)的暗物質(zhì)探測專家第一時(shí)間帶著團(tuán)隊(duì)入駐并開展相關(guān)探測和分析工作。
關(guān)于暗物質(zhì)的探測研究目前在全世界都是非常前沿的,而且競爭也相當(dāng)激烈。在入駐實(shí)驗(yàn)室初期,我國在這一領(lǐng)域?qū)獾募夹g(shù)和設(shè)備依賴非常強(qiáng),經(jīng)常遇到“卡脖子”的技術(shù)難題無法解決。
清華大學(xué)教授、暗物質(zhì)探測專家李玉蘭:“探測器的技術(shù)門檻是比較高的,所以國際上只有兩三家歐美公司掌握這個(gè)技術(shù),在很多敏感行業(yè)是對我們“卡脖子”的,壟斷技術(shù)。我們不可能將來做這么大的暗物質(zhì)探測都買國外昂貴的探測器,而且維護(hù)很費(fèi)勁。我們在發(fā)展這個(gè)實(shí)驗(yàn)的過程中,同時(shí)研發(fā)了高純鍺探測器技術(shù),一無所有,從零開始,不斷摸索?!?/p>
暗物質(zhì)被稱為宇宙的“幽靈”。要想捕捉到暗物質(zhì)信號,僅僅靠沒有輻射污染的實(shí)驗(yàn)室是不夠的。為了盡可能屏蔽掉各種干擾信號,科研人員還在這個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室里搭建了墻體厚度達(dá)到一米的聚乙烯隔離檢測室,里面再用鉛和銅等材料層層包裹,同時(shí)在零下200度左右的超低溫環(huán)境中,利用高純鍺進(jìn)行探測。
李玉蘭:“這個(gè)高純鍺探測器首先對能量測得很準(zhǔn);第二,它純度達(dá)到13個(gè)9,就是99%點(diǎn)后面還有11個(gè)9,意味著更容易把很稀有、很微弱的信號測出來。這個(gè)高純鍺探測器是我們目前知道的,能量分辨率也就是測能量測得最準(zhǔn)的探測器?!?/p>
不少科研人員都是90后甚至95后,在這個(gè)地下實(shí)驗(yàn)室,他們已經(jīng)堅(jiān)守了很多年。今年是錦屏地下實(shí)驗(yàn)室建成投入使用后的第13個(gè)年頭,清華大學(xué)暗物質(zhì)探測團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)人員景明坤在這工作了8年。對普通人來說,他看似每天做著同樣重復(fù)的工作,但他卻樂在其中。
暗物質(zhì)探測是一個(gè)不一定有結(jié)果的漫長的科學(xué)探索,可能遙遙無期,也可能最終一無所獲,投身于此的科研人員不僅要耐得住寂寞,還要有獻(xiàn)身科學(xué)事業(yè)的精神。
在清華大學(xué)和上海交通大學(xué)科研人員的共同努力下,過去十多年,雖然還沒有探測到暗物質(zhì)。但是他們已經(jīng)取得近30項(xiàng)國際領(lǐng)先成果。
在暗物質(zhì)探測領(lǐng)域,錦屏地下實(shí)驗(yàn)室已走在世界前列。2014年,國外其他實(shí)驗(yàn)室宣稱已發(fā)現(xiàn)了暗物質(zhì)粒子,而我國的科研團(tuán)隊(duì)在錦屏地下實(shí)驗(yàn)室通過實(shí)驗(yàn)證明,國外實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)的結(jié)果是不正確的,這種“證偽”的能力本身就是一大進(jìn)步。
上海交通大學(xué)教授、暗物質(zhì)探測專家韓柯:“在暗物質(zhì)探測過程中我們也有收獲,比如去年,我們精確測量了氙136同位素的半衰期,開始尋找太陽中微子在探測器中的信號,逐步將暗物質(zhì)探測器發(fā)展為多物理目標(biāo)探測器,有了這些成果說不定我們的下一個(gè)發(fā)現(xiàn)就是暗物質(zhì)。”
利用高純鍺探測暗物質(zhì)是中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期的核心工作內(nèi)容。為了有更大的探測空間,更全面、更精準(zhǔn)地探測到暗物質(zhì),2014年國投雅礱江公司在距離實(shí)驗(yàn)室一期只有900米的地方開始開挖實(shí)驗(yàn)室二期工程。
目前,實(shí)驗(yàn)室二期工程正在進(jìn)行“聚乙烯屏蔽倉”的搭建工作,建成后這將是全世界最大也是最干凈的“屏蔽倉”。
雖然實(shí)驗(yàn)室二期還沒建成,目前只是地下2400米的工地,但是上海交通大學(xué)的科研人員已經(jīng)在這里搭建了暗物質(zhì)探測“潔凈間”,爭分奪秒地進(jìn)行探測作業(yè)。
按照計(jì)劃,實(shí)驗(yàn)室二期將在今年完成空間建設(shè)及設(shè)備安裝工程,到2024年,所有的科學(xué)實(shí)驗(yàn)都可以在實(shí)驗(yàn)室二期順利開展。這里將呈現(xiàn)一個(gè)空間達(dá)到33萬立方米的現(xiàn)代地下探測空間,是實(shí)驗(yàn)室一期的83倍。未來,中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室將逐步建設(shè)成為一個(gè)世界一流的多學(xué)科交叉共享實(shí)驗(yàn)平臺。
李名川:“不僅僅有暗物質(zhì)的研究,還有中微子、核天體物理以及深地醫(yī)學(xué)、巖石力學(xué)和地震,甚至包括芯片的研究,在這里也有相關(guān)實(shí)驗(yàn)。錦屏大設(shè)施作為前瞻引領(lǐng)型大科學(xué)裝置,將為我國的基礎(chǔ)科學(xué)研究提供重要平臺,這個(gè)平臺是獨(dú)一無二的。目前,錦屏大設(shè)施也在如火如荼建設(shè),接下來我們將全力以赴,促進(jìn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)早出成果、快出成果、出好成果、出大成果,為打造原創(chuàng)技術(shù)策源地和建設(shè)科技強(qiáng)國貢獻(xiàn)堅(jiān)實(shí)力量?!?/p>
十多年來,在大山深處,清華大學(xué)和上海交大的科研人員從零開始,邊探索邊創(chuàng)新。他們當(dāng)中有五六十歲的教授,也有95后的新生力量。在他們的努力下,探測技術(shù)不斷得到發(fā)展并開始產(chǎn)業(yè)化,目前部分技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用在了核能核電等重要領(lǐng)域。黨的二十大報(bào)告提出,要加強(qiáng)基礎(chǔ)研究,突出原創(chuàng),鼓勵(lì)自由探索。在大山里搞基礎(chǔ)研究一定是寂寞的,但是也只有耐得住寂寞,才會有原創(chuàng)和突破。有這樣耐得住寂寞、上下求索的科研工作者,我們才會有高水平科技自立自強(qiáng)。我們也期待科學(xué)家們能發(fā)現(xiàn)更多宇宙的奧秘。
版權(quán)聲明:凡注明“來源:中國西藏網(wǎng)”或“中國西藏網(wǎng)文”的所有作品,版權(quán)歸高原(北京)文化傳播有限公司。任何媒體轉(zhuǎn)載、摘編、引用,須注明來源中國西藏網(wǎng)和署著作者名,否則將追究相關(guān)法律責(zé)任。
- 全國春運(yùn)結(jié)束 客流量預(yù)計(jì)近16億人次
- 第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查調(diào)查任務(wù)全面完成
- 外企微觀察:精品集團(tuán)扎堆考察中國市場
- 開局之年氣象新|31省區(qū)市敲定GDP目標(biāo),穩(wěn)增長如何蓄能加力?
- 【圖解中央一號文件】“動”漫海報(bào)丨今年如何讓農(nóng)民的“錢袋子”鼓起來?
- 民航局:2023年春運(yùn)民航運(yùn)輸旅客5523萬人次 同比增長39%
- 基本摸清風(fēng)險(xiǎn)隱患底數(shù) 調(diào)查取得多項(xiàng)“第一次”——解讀第一次全國自然災(zāi)害綜合風(fēng)險(xiǎn)普查工作情況
- 國家統(tǒng)計(jì)局:1月份70城房價(jià)環(huán)比上漲城市個(gè)數(shù)增加
- 四川航空將復(fù)航重慶直飛泰國普吉島航班
- 為瀕危古籍續(xù)命 讓千年檔案重生