中國首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室——“中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”2010年12月12日在四川雅礱江錦屏水電站揭牌并投入使用,錦屏地下實(shí)驗(yàn)室垂直巖石復(fù)蓋達(dá)2400米,是目前世界巖石復(fù)蓋最深的實(shí)驗(yàn)室。它的建成標(biāo)志著中國已經(jīng)擁有了世界一流的潔凈的低輻射研究平臺(tái),能夠自主開展像暗物質(zhì)探測(cè)這樣的國際最前沿的基礎(chǔ)研究課題。目前,清華大學(xué)實(shí)驗(yàn)組的暗物質(zhì)探測(cè)器已經(jīng)率先進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室,并啟動(dòng)探測(cè)工作,而2011年上海交通大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)也進(jìn)入這里開展暗物質(zhì)的探測(cè)研究。中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室即將擴(kuò)建,將從4000立方米擴(kuò)容到12萬立方米。 基本信息
相關(guān)推薦 組成結(jié)構(gòu)“中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”利用為水電站修建的錦屏山隧道建成。其垂直巖石復(fù)蓋達(dá)2400米,是目前世界上巖石復(fù)蓋最深的地下實(shí)驗(yàn)室。與其相比,位于意大利中部格蘭薩索山區(qū)的歐洲地下試驗(yàn)室就像個(gè)游戲室。在川藏群山下,粒子物理學(xué)家最頭痛的宇宙線的強(qiáng)度僅為格蘭薩索山區(qū)的1/200,為實(shí)驗(yàn)提供了“干凈”的環(huán)境。 連接設(shè)錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)水電站的17.6公里交通洞,上面是2500多米厚的山體巖石。這里將成為研究所成立后首個(gè)實(shí)驗(yàn)的開展地,專門“搜捕”暗物質(zhì)。目前這里是世界上最優(yōu)越的探測(cè)暗物質(zhì)的環(huán)境。 該實(shí)驗(yàn)室利用的是當(dāng)?shù)亟ㄋ娬緯r(shí)修的地下隧道,在其側(cè)面開挖長40米,寬、高各為6米的空間。因而與國外一些“脫胎”于礦井的地下實(shí)驗(yàn)室相比,使用更為便利,埋深2500米的隧道,因?yàn)槁竦迷缴?,宇宙射線的干擾就越少。 地下實(shí)驗(yàn)室是粒子物理和天體物理學(xué)等領(lǐng)域的暗物質(zhì)探測(cè)研究、中微子實(shí)驗(yàn)等重大基礎(chǔ)性前沿課題的重要研究場(chǎng)所。實(shí)驗(yàn)室采用的高純鍺探測(cè)器,不但需要尖端技術(shù)還需大量資金投入。 技術(shù)原理在宇宙學(xué)中,暗物質(zhì)是指那些不發(fā)射任何光及電磁輻射的物質(zhì)。人們只能通過引力產(chǎn)生的效應(yīng)得知宇宙中有大量暗物質(zhì)的存在。暗物質(zhì)存在的最早證據(jù)來源于對(duì)球狀星系旋轉(zhuǎn)速度的觀測(cè)?,F(xiàn)代天文學(xué)通過引力透鏡、宇宙中大尺度結(jié)構(gòu)形成、微波背景輻射等研究表明:我們所認(rèn)知的部分大概只占宇宙的4%,暗物質(zhì)占了宇宙的23%,還有73%是一種導(dǎo)致宇宙加速膨脹的暗能量。 最初的辦法是天文觀測(cè)法,但是,卻無法解答“暗物質(zhì)是什么”。后來,人們又采取間接探測(cè)和直接探測(cè)的辦法。前者,是探測(cè)暗物質(zhì)相互碰撞產(chǎn)生的普通物質(zhì)粒子信號(hào),一般通過地面或太空望遠(yuǎn)鏡探測(cè);后者,則是用原子核與暗物質(zhì)碰撞,探測(cè)碰撞產(chǎn)生的信號(hào)。而在地面上,因?yàn)橛钪嫔渚€眾多,這些信號(hào)會(huì)對(duì)直接探測(cè)產(chǎn)生干擾,影響其鑒別能力。因此,地下實(shí)驗(yàn)室的建成可幫助探測(cè)器“擋”去干擾,讓其“靜心”工作。 因?yàn)榘滴镔|(zhì)在宇宙中是一種頗有“個(gè)性”的粒子,它品質(zhì)很大,但作用力卻微乎其微?!懊刻炜赡苡袔兹f億個(gè)暗物質(zhì)穿過你的身體,但你卻感受不到,這是因?yàn)榘滴镔|(zhì)的散射截面很小?!睂<覟榇舜虮确秸f,這就像一只足球能被球網(wǎng)擋住,但是一個(gè)小鐵球就能穿網(wǎng)而過,這是因?yàn)樗慕孛姹惹蚓W(wǎng)的網(wǎng)格要小。 探測(cè)方法“從地面上開車大概20分鐘,就能到達(dá)地下實(shí)驗(yàn)室。一旦儀器運(yùn)行穩(wěn)定后,他只需在地面上的辦公室監(jiān)控探測(cè)器運(yùn)行即可,而地下實(shí)驗(yàn)室的所有數(shù)據(jù)也會(huì)傳送至地面,因而,科研人員無需24小時(shí)“守”著探測(cè)器。 清華大學(xué)、上海交大兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組已入駐地下實(shí)驗(yàn)室,清華大學(xué)的暗物質(zhì)探測(cè)器已經(jīng)率先進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室并啟動(dòng)探測(cè)工作,而2011年上海交通大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)也將進(jìn)入這里開展暗物質(zhì)的探測(cè)研究。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組的探測(cè)方式并不相同,上海交大將使用液氙探測(cè)器在此開展暗物質(zhì)的直接探測(cè),清華將采用低溫半導(dǎo)體開展探測(cè)。在這個(gè)過程中,每一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)都將使人們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)更進(jìn)一步。龔敏說,四川大學(xué)將與清華大學(xué)協(xié)作,加入暗物質(zhì)研究課題。 |
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