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发帖数: 30882 | 1 中国极深地下实验室探索暗物质 吸引全球科学家
字号:小中大2014-06-11 18:29:56
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关键字 >> 暗物质中国科研地下实验室锦屏地下实验室粒子物理德媒科技前沿中国基础
研究
中国基础科研的优越条件已吸引越来越多的全球科学家。在粒子物理这样耗资巨大的高
科技领域，中国除了将拥有世界最先进的对撞机，还将打造世界最“干净”的实验室。
德国《南德意志报》6月9日刊登文章，介绍是目前世界上岩石覆盖最深的地下实验室—
—中国锦屏地下实验室。原题为《中国的地下实验室，物理学家的山》，以下为全文：
资料图：中国首个极深地下实验室内部。
资料图：中国首个极深地下实验室内部。
在四川，中国希望打造一个无与伦比的极深地下实验室。在物理学家眼里，中国近乎创
造了一个天堂，但这也让一些西方研究者很紧张。
“中国锦屏地下实验室”利用为水电站修建的锦屏山隧道建成。其垂直岩石覆盖达2400
米，是目前世界上岩石覆盖最深的地下实验室。与其相比，位于意大利中部格兰萨索山
区的欧洲地下试验室就像个游戏室。在川藏群山下，粒子物理学家最头痛的宇宙线的强
度比格兰萨索山区要弱200倍，为实验提供了“干净”的环境。
地下实验室是粒子物理和天体物理学等领域的暗物质探测研究、中微子实验等重大基础
性前沿课题的重要研究场所。实验室采用的高纯锗探测器，不但需要尖端技术还需大量
资金投入。中国专家表示，“钱在我们国家不是问题。”
对许多欧美研究人员来说，中国地下实验室的条件犹如天堂。而中国也正在吸引世界名
列前茅的学者前往四川开展科研。但与中方合作的人须清楚一点，中国将主导实验的一
切。这从中方拒绝西方提供部分资金就可看出。中国只对西方科学家的经验和知识感兴
趣。对美国人来说，中国人雄心勃勃的计划令其受挫，一些美国物理学家已出访四川并
留在那里工作。
在崛起成为高科技和宇航国家后，中国希望进入基本粒子物理这样的高端科学领域。目
前甚至有说法称，欧洲核子研究中心规模巨大的粒子加速器的下一代装置或将在华建造
。慕尼黑的马克斯•普朗克研究所也有打算，把计划中的大型锗探测器项目在中
国变成现实。
中国的大胆步伐将颠覆耗资巨大的粒子物理研究领域。20年前这场竞赛还在美欧间展开
。如今这个新兴大国已不甘于在西方各研究机构中扮演客人的角色。问题已变成：谁能
紧跟中国的步伐？
（作者帕特里克•伊林格尔，青木译）
扩展阅读
地下实验室在隧道里
连接锦屏一级、锦屏二级水电站的17.6公里交通洞，上面是2400多米厚的山体岩石。目
前这里是世界上最优越的探测暗物质的环境。暗物质代表了宇宙中90%以上的物质含量
，但是它“看不到，摸不着”。
地下实验室在隧道里
地下实验室在隧道里
之所以称之为最优，据交大物理系主任、粒子物理宇宙学研究所所长季向东介绍，锦屏
地下实验室利用的是当地建水电站时修的地下隧道，在其侧面开挖长40米，宽、高各为
6米的空间。因而与国外一些“脱胎”于矿井的地下实验室相比，使用更为便利，不必
坐着电梯上上下下，乘坐汽车就能“入地”。而埋深2400米的隧道，更是难得，因为埋
得越深，宇宙射线的干扰就越少。
“地下工作”并无不适
“从地面上开车大概20分钟，就能到达地下实验室。”交大粒子物理宇宙学研究所特别
研究员倪凯旋还记得第一次“入地”的感觉。戴上安全帽、穿着硬底鞋，进入实验室，
入眼是各种仪器设备。“那里四季恒温，冬暖夏凉，不需要用空调。唯一与地面实验室
不同的是，那里没有窗户，刮风下雨丝毫感觉不到，进去久了也容易让人搞不清外界是
白天还是黑夜。”
“地下工作”时间久了，人是否会有不适？“地下实验室的通风设备很好，丝毫不会感
到气闷，人在下面呆个半天，不会有任何异样的感觉。”倪凯旋说，一旦仪器运行稳定
后，他只需在地面上的办公室监控探测器运行即可，而地下实验室的所有数据也会传送
至地面，因而，科研人员无需24小时“守”着探测器。
用于暗物质探测的超低能量阀高纯锗探测器
用于暗物质探测的超低能量阀高纯锗探测器
“捉拿”暗物质很不易
让不少人难以理解的是，暗物质在宇宙中，科学家为啥要“钻”到地下去探测呢？这是
因为暗物质是种颇有“个性”的粒子，它质量很大，但作用力却微乎其微。
“每天可能有几万亿个暗物质穿过你的身体，但你却感受不到，这是因为暗物质的散射
截面很小。”倪凯旋打了一个比方，就像一只足球能被球网挡住，但是一个小铁球就能
穿网而过，就是因为它的截面比球网的网格小。
如何“网”住暗物质？科学家们也想了很多办法。
最初的办法是天文观测法，但是，却无法解答“暗物质是什么”。后来，人们又采取间
接探测和直接探测的办法。前者，是探测暗物质相互碰撞产生的普通物质粒子信号，一
般通过地面或太空望远镜探测；后者，则是用原子核与暗物质碰撞，探测碰撞产生的信
号。而在地面上，因为宇宙射线众多，这些信号会对直接探测产生干扰，影响其鉴别能
力。因此，地下实验室可以帮助探测器“挡”去干扰，让其“静心”工作。
两个实验组入驻
锦屏山的地下实验室是中国首个地下暗物质探测实验室。它建成后，为中国科学家挑战
世界级科研难题提供舞台。
到目前为止，上海交大、清华两个实验组已入驻地下实验室。两个实验组的探测方式并
不相同。交大将使用液氙探测器在此开展暗物质的直接探测，清华将采用低温半导体开
展探测。
至于探测到暗物质之后能派上什么用场，这对科研人员来说，仍是未知数。“粒子物理
探求的是物质最深层次的奥秘，对未来的生活会发生怎样的影响，我们现在还不得而知
。就像电被发明时，人们尚无法想象后来的电视、电脑。但无论如何，每一个科学发现
都使人们对物质世界的认识更进一步，这是最了不起的事。”季向东说。 | J*********n
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