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世界最深地下實(shí)驗(yàn)室“藏”在中國(guó)雅礱江,將試驗(yàn)捕獲暗物質(zhì)
學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》網(wǎng)站11月28日?qǐng)?bào)道,中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室將擴(kuò)建成世界最大的地下實(shí)驗(yàn)室之一。
位于四川省涼山州的“中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”,垂直巖石覆蓋厚度達(dá)2400米,是目前世界埋深最深的地下實(shí)驗(yàn)室。
中科院高能物理研究所研究員張雙南發(fā)表《空間時(shí)代的天文學(xué)研究——從空間天文觀測(cè)到諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)》顯示,宇宙中的普通物質(zhì)、暗物質(zhì)和暗能量的分別占宇宙總的物質(zhì)-能量的比例為4%、23%和73%,但目前物理學(xué)中即使是最成功的粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型也只能接受宇宙中的普通物質(zhì),也就是說(shuō)我們對(duì)90%以上宇宙成分的幾乎一無(wú)所知。
暗物質(zhì)不發(fā)光,也不發(fā)射電磁輻射,肉眼看不見(jiàn),甚至到現(xiàn)在為止,人類用儀器都還沒(méi)檢測(cè)到,但科學(xué)家通過(guò)引力產(chǎn)生的效應(yīng),意識(shí)到暗物質(zhì)的存在。
全世界的粒子物理學(xué)家都在通過(guò)實(shí)驗(yàn)探測(cè)暗物質(zhì),找尋其存在的直接證據(jù)。
2009年7月,中科院發(fā)布的《創(chuàng)新2050:科學(xué)技術(shù)與中國(guó)的未來(lái)》戰(zhàn)略研究報(bào)告顯示,“揭開(kāi)暗物質(zhì)、暗能量之謎,將是人類認(rèn)識(shí)宇宙的又一次重大飛躍,可能導(dǎo)致一場(chǎng)新的物理學(xué)革命。為此,需投資建設(shè)幾項(xiàng)關(guān)鍵性的探測(cè)暗物質(zhì)、暗能量的重大實(shí)驗(yàn)裝置,包括地下和太空的粒子探測(cè)器和在南極建立大口徑天文望遠(yuǎn)鏡,以取得第一手實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中處于主導(dǎo)地位?!?/p>
錦屏山是雅礱江流域的一座大山,頂峰海拔4193米,位于四川省西昌市西北部100公里處。由于錦屏山的存在,自北向南流淌的雅礱江在錦屏山前改變流向,形成長(zhǎng)達(dá)150千米的大河灣。雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司(原“二灘水電開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司”,以下簡(jiǎn)稱“雅礱江公司”)為建立錦屏水電站,在倒“U”型的兩端開(kāi)鑿穿過(guò)錦屏山的隧道進(jìn)行裁彎取直、引水發(fā)電,包括4條引水隧道及兩條交通隧洞。
2008年8月,清華大學(xué)工程物理系副教授岳騫在電視新聞報(bào)道看到這一消息,清華大學(xué)隨后找到了開(kāi)挖隧道的雅礱公司,后者同意在交通隧洞中部、垂直巖石覆蓋厚度達(dá)2400米的地方開(kāi)挖洞窟,用于建設(shè)地下實(shí)驗(yàn)室,所以實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)可以開(kāi)車直達(dá),比在礦井中開(kāi)展地下實(shí)驗(yàn)室工作更為便捷,是國(guó)際上綜合條件最好的地下實(shí)驗(yàn)室。
中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室由清華大學(xué)運(yùn)營(yíng),目前用兩種方法進(jìn)行暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn):高純鍺實(shí)驗(yàn)和液態(tài)氙實(shí)驗(yàn)。
岳騫希望2016年底之前能夠在擴(kuò)建好的實(shí)驗(yàn)室中工作。
使用液態(tài)氙進(jìn)行暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)的“熊貓X”團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人、上海交通大學(xué)和馬里蘭大學(xué)的物理學(xué)家季向東說(shuō),“我們計(jì)劃進(jìn)行一個(gè)終極的暗物質(zhì)捕捉實(shí)驗(yàn),使用20噸的液態(tài)氙”。這比目前任何一個(gè)同類實(shí)驗(yàn)使用的液態(tài)氙都要多,“熊貓X”團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在液態(tài)氙的使用量是37千克。
在擴(kuò)建好的實(shí)驗(yàn)空間中,研究人員還將開(kāi)展“核天體物理學(xué)”研究。核天體物理是核物理與天體物理的交叉學(xué)科,用核(粒子)物理的理論方法研究星體演化等問(wèn)題。
鏈接:世界最深實(shí)驗(yàn)室排名
中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室(CJPL)巖石覆蓋厚度達(dá)2400米;
美國(guó)在建的杜賽爾(DUSEL)二期地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度達(dá)2300米;
加拿大的斯諾(SNO)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度約2000米;
法國(guó)摩丹(Modane)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度約1700米;
意大利格蘭薩索(Gran Sasso)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度約1400米;
英國(guó)的伯畢(Boulby)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度達(dá)1100米;
日本神崗(Kamioka)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度達(dá)1000米;
韓國(guó)襄陽(yáng)(Y2L)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度約700米;
美國(guó)蘇丹(Soudan)地下實(shí)驗(yàn)室?guī)r石覆蓋厚度約600米;
(參考清華大學(xué)工程物理系程建平等人發(fā)表的《國(guó)際地下實(shí)驗(yàn)室發(fā)展綜述》)





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