四川地下2400,揭秘世界最深实验室「宇宙探测器」

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深入地下2400米是一种神马体验？

开展暗物质探测实验？

无中微子双贝塔衰变实验？

探索核天体物理领域关键核素合成过程？

恒星演化？

看着这些不觉明历的科学术语

是不是觉得离你很远？

小伙伴们，

这些高大上的实验和探索即将在四川展开

7月20日，“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”在四川省雅砻江锦屏山隧道正式开建，标志着由清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司共同建设的中国首个、世界最深的极深地下实验室──“中国锦屏地下实验室” 作为国家重大科技基础设施项目正式启动。

探索暗物质等宇宙奥秘

中国锦屏地下实验室是一所从事暗物质探测和开展相关学科研究的实验室，其中还包括低本底的测量和研究。该实验室的暗物质探测器和低本底测量装置都安装在世界岩石覆盖最深，其垂直深度达2400米，具有世界的一流实验环境。

中国锦屏地下实验室

将会开展哪些高大上的研究吧!

“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”项目面向超越当前粒子物理标准模型的新粒子和新物理的重大基础前沿研究，开展暗物质直接探测实验、无中微子双贝塔衰变实验，以及核天体物理领域关键核素合成过程和恒星演化等基础科学前沿研究，探究极深地下近零宇宙射线本底条件下各类基础前沿领域探测新机理、新方法、新技术，发展极低辐射本底屏蔽新方法与新技术，为我国粒子物理和核物理领域的重大基础前沿物理问题研究提供平台支撑。

为什么要建到地下2400米？

目前普遍认为探索暗物质的方式有三种：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。而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。

“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”所处的位置距离地面正上方山顶有2400米，就有一个很厚的岩石来屏蔽掉宇宙射线。实验室里又搭建了很复杂的屏蔽系统去屏蔽掉环境里的贝塔射线和伽马射线。通过2种方式营造了“极低辐射”的实验环境。

“本底”是指环境内的辐射值，通俗理解来说，就像听收音机一样，如果有干扰信号，就听不到里面播报人说的话，而干扰信号“滋滋”声，就是一个辐射值、背景值。“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”的目的就是获取干净的本底环境，便于研究暗物质以及其他的本底研究，就好比把收音机里面的杂质信号都屏蔽掉，听纯净的播音员的声音。

研究暗物质有什么意义？

暗物质理论和实验研究工作将极大扩展人类对于除普通物质之外的宇宙世界的认识，也为人类了解占宇宙更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。

2002年，美国国家研究委员会的报告指出──21世纪的最重要11个物理学前沿研究课题，暗物质位列第一；2008年欧洲推出粒子物理、天体物理和宇宙学长期发展规划，提到的第一项重要研究内容就是暗物质研究；2009年，中国科学院战略研究系列报告《创新2050:科学技术与中国的未来》提出：暗物质是不远的未来可能出现革命性突破的重大基本科学课题。

什么是暗物质？

暗物质，就是一种“看不见”的物质，不单单用我们的肉眼在可见光波段看不见，而且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。据普朗克卫星研究结果显示表明，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。

实验室为什么建在四川？

现代物理学的重大突破常常需要极端实验条件，极深地下实验室就是开展粒子物理与核物理、天体物理学及宇宙学等领域重大基础前沿物理实验研究的重要设施。与国际上其他的地下实验室相比，位于四川凉山州的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、电力及水源充足、基础设施完备等优势。

极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施是“十三五”时期国家优先安排建设的重大科技基础设施。国家发展改革委牵头建设管理，教育部和四川省人民政府共同主管，法人单位是清华大学，共建单位为雅砻江流域水电开发有限公司。这既是四川承担国家战略的一份重大责任，也是四川加快创新驱动发展进程中的一件大事。项目建成后将成为国家重要的创新平台，为建设国际领先水平的极深地下研究中心、科学考察和科普教育基地奠定坚实基础，将进一步夯实我国科技基础、推动科技进步，提升自主创新能力和国际影响力，为经济社会高质量发展提供有力支撑。