中國在地下2400公尺處建了一個實驗室,主要研究「暗物質」

本文來源:央視新聞

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垂直最深2400米是什麼樣子?

如果在這裡建一個實驗室,你能想到的是做什麼研究呢?

中國首個、世界最深的極深地下實驗室——中國錦屏地下實驗室就位於地下2400米的地方,主要研究暗物質。

深埋地下,實驗室幾乎沒有宇宙射線干擾。

也許就在不久的將來,這里的新發現很可能會引發物理學的一場革命。

世界最深地下實驗室開始安裝設備

中國錦屏地下實驗室,位於四川省雅礱江錦屏山隧道中間位置。

2019年7月20日,中國錦屏地下實驗室正式啟動新階段建設,「極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施」項目正式進駐地底,開始安裝實驗設備。

地下2400米!中國在這裡建瞭個實驗室

「1:100000000」 厚巖石「過濾」宇宙射線粒子

為何實驗室要位於地下2400米?

重大科技基礎設施科學中心主任嶽騫表示,現代物理學的重大突破需要極端實驗條件。

這個實驗室的優勢便是可以盡可能地減少宇宙射線的干擾,厚厚的巖石能把大部分宇宙射線都屏蔽掉

打個比方,如果山頂有1億個宇宙射線粒子射向這個實驗室的話,最後大概只有1個能夠進入這里。

地下2400米!中國在這裡建瞭個實驗室

幾乎沒有宇宙射線干擾,使得該項目能夠面向未來新粒子探測和新物理研究,為開展粒子物理與核物理、天體物理學及宇宙學等領域的重大基礎前沿實驗研究提供平台支撐。

與目前國際上其他的地下實驗室相比,中國錦屏地下實驗室巖石覆蓋最深、宇宙線通量最小、可用空間最大,並且具備交通便捷、基礎設施完備等優勢。

可同時容納多個大型深地實驗項目

目前,中國錦屏地下實驗室二期正在建設中,未來將建成8個實驗大廳。

地下可用實驗空間由原來的4000立方米增加到30萬立方米,可以同時容納多個大型深地科學實驗項目。

國際科學界對此高度關注,現已有多個國內外科研團隊申請使用。

地下2400米!中國在這裡建瞭個實驗室

重大科技基礎設施副總指揮兼總工程師李元景介紹,中國錦屏地下實驗室不光是為中國科學家服務,也對全世界的科學家和實驗室開放。

推動中國開展國際級大科學合作,吸引國內外頂尖學者前往開展前沿物理實驗,為取得重大物理突破提供基礎設施保障。

什麼是暗物質?

據普朗克衛星研究結果顯示表明,我們所熟知的普通物質僅占宇宙總質量的約4.9%!

這些普通物質構成了恒星、星系等可見宇宙。

而宇宙中不可見的暗物質約占26.8%,其餘68.3%則為暗能量。

▲圖自中國錦屏地下實驗室

暗物質,就是一種「看不見」的物質。

這里所說的「看不見」,不單單是說用我們的肉眼在可見光波段看不見,而是說不論探測什麼波段的電磁波,比如無線電、紅外線、紫外線、X射線等,都看不到它。

也就是說,暗物質幾乎不發出任何波段的電磁輻射。

為什麼要研究暗物質?

暗物質理論和實驗研究工作將極大擴展人類對於除普通物質之外的宇宙世界的認識。

也為人類了解占宇宙更大質量份額的暗能量問題提供研究基礎,因而成為當前粒子物理學、宇宙學、天體物理學等學科前沿的研究課題。

它將是人類認識宇宙的一次重大飛躍,可能導致一場新的物理學革命。

如何才能找到暗物質?

目前普遍認為有三種方法:

第一種是利用加速器碰撞,看能否在實驗中產生暗物質。

第二種是在太空進行間接探測。

第三種就是測量暗物質粒子與探測器靶核碰撞之後產生的信號,一般在地下實驗室進行。

地下2400米!中國在這裡建瞭個實驗室

▲圖為中國錦屏地下實驗室(一期)

中國錦屏地下實驗室正是採取第三種方法來探測暗物質。

所以,地下2400米是絕佳的實驗環境。在探測過程中,暗物質可能會受到宇宙射線的影響,而在地表深處,宇宙射線量僅為表面的約億分之一。

在這個相對「乾淨」的地方進行實驗,可以避免很多干擾因素來「打擾」實驗進行。

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