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計量論壇

標題: 中國最深地下實驗室在四川投入使用將研究暗物質 [打印本頁]

作者: 上帝 時間: 2010-12-12 15:44
標題: 中國最深地下實驗室在四川投入使用將研究暗物質

　　中國首個極深地下實驗室——“中國錦屏地下實驗室”今天在四川雅礱江錦屏水電站揭牌并投入使用，錦屏地下實驗室垂直巖石覆蓋達2400米，是目前世界巖石覆蓋最深的實驗室。它的建成標志著中國已經擁有了世界一流的潔凈的低輻射研究平臺，能夠自主開展像暗物質探測這樣的國際最前沿的基礎研究課題。目前，清華大學實驗組的暗物質探測器已經率先進入實驗室，并啟動探測工作，而明年上海交通大學等研究團隊也將進入這里開展暗物質的探測研究。

　　【名詞解釋：暗物質】

　　在宇宙學中，暗物質是指那些不發射任何光及電磁輻射的物質。人們目前只能通過引力產生的效應得知宇宙中有大量暗物質的存在。暗物質存在的最早證據來源于對球狀星系旋轉速度的觀測。現代天文學通過引力透鏡、宇宙中大尺度結構形成、微波背景輻射等研究表明：我們目前所認知的部分大概只占宇宙的4％，暗物質占了宇宙的23%，還有73%是一種導致宇宙加速膨脹的暗能量。

　　地下實驗室在隧道里

　　在建設二灘水電站過程中，四川錦屏山底曾修建了18公里可以通行汽車的隧道，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實驗的開展地，專門“搜捕”暗物質。目前這里是世界上最優越的探測暗物質的環境。

　　之所以稱之為最優，據交大物理系主任、粒子物理宇宙學研究所所長季向東介紹，該實驗室利用的是當地建水電站時修的地下隧道，在其側面開挖長40米，寬、高各為6米的空間。因而與國外一些“脫胎”于礦井的地下實驗室相比，使用更為便利，不必坐著電梯上上下下，乘坐汽車就能“入地”。而埋深2500米的隧道，更是難得，因為埋得越深，宇宙射線的干擾就越少。

　　“地下工作”并無不適

　　“從地面上開車大概20分鐘，就能到達地下實驗室。”交大粒子物理宇宙學研究所特別研究員倪凱旋還記得第一次“入地”的感覺。戴上安全帽、穿著硬底鞋，進入實驗室，入眼是各種儀器設備。“那里四季恒溫，冬暖夏涼，不需要用空調。唯一與地面實驗室不同的是，那里沒有窗戶，刮風下雨絲毫感覺不到，進去久了也容易讓人搞不清外界是白天還是黑夜。”

　　“地下工作”時間久了，人是否會有不適？“地下實驗室的通風設備很好，絲毫不會感到氣悶，人在下面呆個半天，不會有任何異樣的感覺。”倪凱旋說，一旦儀器運行穩定后，他只需在地面上的辦公室監控探測器運行即可，而地下實驗室的所有數據也會傳送至地面，因而，科研人員無需24小時“守”著探測器。

　　“捉拿”暗物質很不易

　　讓不少人難以理解的是，暗物質在宇宙中，科學家為啥要“鉆”到地下去探測呢？這是因為暗物質是種頗有“個性”的粒子，它質量很大，但作用力卻微乎其微。

　　“每天可能有幾萬億個暗物質穿過你的身體，但你卻感受不到，這是因為暗物質的散射截面很小。”倪凱旋打了一個比方，就像一只足球能被球網擋住，但是一個小鐵球就能穿網而過，就是因為它的截面比球網的網格小。

　　如何“網”住暗物質？科學家們也想了很多辦法。

　　最初的辦法是天文觀測法，但是，卻無法解答“暗物質是什么”。后來，人們又采取間接探測和直接探測的辦法。前者，是探測暗物質相互碰撞產生的普通物質粒子信號，一般通過地面或太空望遠鏡探測；后者，則是用原子核與暗物質碰撞，探測碰撞產生的信號。而在地面上，因為宇宙射線眾多，這些信號會對直接探測產生干擾，影響其鑒別能力。因此，地下實驗室可以幫助探測器“擋”去干擾，讓其“靜心”工作。

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