地下2400米的中国实验室
2019-11-26刘科
文 刘科
垂直地下2400米是什么样子？如果在这里建一个实验室，你能想到的是做什么研究呢？
中国首个世界最深的极深地下实验室——中国锦屏地下实验室就位于地下2400米的地方，主要研究暗物质。深埋地下，实验室几乎没有宇宙射线干扰，也许在不久的将来，这里的新发现很可能会引发物理学的一场革命。
中国锦屏地下实验室位于四川省雅砻江锦屏山隧道中间位置。7月20日，中国锦屏地下实验室正式启动新阶段建设，“极深地下极低辐射前沿物理实验设施”项目正式进驻地底，开始安装实验设备。
为何实验室要位于地下2400米？
现代物理学的重大突破需要极端实验条件。这个实验室的优势便是厚厚的岩石能把大部分宇宙射线都屏蔽掉，可以尽可能地减少宇宙射线的干扰。打个比方，如果山顶有1亿个宇宙射线粒子射向这个实验室的话，最后大概只有1个能够进入这里。
几乎没有宇宙射线干扰，使得该项目能够面向未来新粒子探测和新物理研究，为开展粒子物理与核物理、天体物理学及宇宙学等领域的重大基础前沿实验研究提供平台支撑。
与目前国际上其他地下实验室相比，中国锦屏地下实验室岩石覆盖最深、宇宙线通量最小、可用空间最大，并且具备交通便捷、基础设施完备等优势。
什么是暗物质？
据普朗克卫星研究结果表明，我们所熟知的普通物质仅占宇宙总质量的约4.9%！这些普通物质构成了恒星、星系等可见宇宙。而宇宙中不可见的暗物质约占26.8%，其余68.3%则为暗能量。
暗物质，就是一种看不见的物质。这里所说的看不见，不单单是说用我们的肉眼在可见光波段看不见，而是说不论探测什么波段的电磁波，比如无线电、红外线、紫外线、X射线等，都看不到它。也就是说，暗物质几乎不发出任何波段的电磁辐射。
为什么要研究暗物质？
暗物质理论和实验研究工作将极大扩展人类对于普通物质之外的宇宙世界的认识，也为人类了解占宇宙大质量份额的暗能量问题提供研究基础，因而成为当前粒子物理学、宇宙学、天体物理学等学科前沿的研究课题。它将是人类认识宇宙的一次重大飞跃，可能导致一场新的物理学革命。
如何才能找到暗物质？
目前普遍认为有三种方法：第一种是利用加速器碰撞，看能否在实验中产生暗物质；第二种是在太空进行间接探测；第三种就是测量暗物质粒子与探测器靶核碰撞之后产生的信号，一般在地下实验室进行。
中国锦屏地下实验室正是采取第三种方法来探测暗物质。所以，地下2400米是绝佳的实验环境。在探测过程中，暗物质可能会受到宇宙射线的影响，而在地表深处，宇宙射线量仅为表面的约亿分之一。在这个相对“干净”的地方进行实验，可以避免很多干扰因素来“打扰”实验进行。
