12月7日，來自清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校和科研院所的10個實驗項目組，入駐中國錦屏地下實驗室二期極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設(shè)施（簡稱“錦屏大設(shè)施”）。這標(biāo)志著世界最深、最大、最“純凈”的極深地下實驗室正式投入科學(xué)運(yùn)行。
進(jìn)軍“深地” 仰望宇宙
暗物質(zhì)探測是這些年來科學(xué)領(lǐng)域的前沿研究。20世紀(jì)30年代，瑞士天文學(xué)家弗里茨·茲威基通過大量天文學(xué)觀測和推導(dǎo)，首次提出暗物質(zhì)的猜想。所謂暗物質(zhì)是指人類肉眼看不到，且使用天文望遠(yuǎn)鏡和電磁學(xué)手段觀測都無法捕捉到的物質(zhì)。
暗物質(zhì)與普通物質(zhì)發(fā)生作用的幾率極低，再加上無處不在的宇宙射線干擾，直接探測到它十分困難。因此，一座能阻擋宇宙射線、實驗環(huán)境輻射本底低的“純凈”實驗室，成為探測暗物質(zhì)的必要條件。
早在2002年，清華大學(xué)就啟動了暗物質(zhì)研究。由于當(dāng)時國內(nèi)沒有實驗條件，研究團(tuán)隊只能遠(yuǎn)赴韓國借用實驗室進(jìn)行實驗。
2008年8月，清華大學(xué)科研人員偶然看到“錦屏水電站兩條埋深2400米的隧道貫通”的新聞，認(rèn)為該隧道是絕佳的探測暗物質(zhì)實驗場所，便與雅礱江公司取得聯(lián)系，希望利用錦屏山隧道共建我國第一座地下實驗室。雙方一拍即合。
2010年12月，錦屏地下實驗室一期建成投運(yùn)，填補(bǔ)了我國深地實驗室的空白。這座4000立方米的實驗室上方被2400米厚的大理巖覆蓋，室內(nèi)宇宙射線通量僅為地表的一億分之一。
隨著實驗室一期突破性成果不斷涌現(xiàn)，科研團(tuán)隊對實驗空間的需求越來越大。2020年，可用空間達(dá)33萬立方米的實驗室二期項目開工建設(shè)，并于2021年作為國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施被列入國家“十四五”規(guī)劃。
歷經(jīng)3年建設(shè)，如今的錦屏大設(shè)施已成為一個涵蓋粒子物理、核天體物理、宇宙學(xué)、生命科學(xué)、巖石力學(xué)等多學(xué)科交叉的世界級開放共享實驗平臺。
扎根“地心” 突破極限
錦屏地下實驗室上方是綿延百里的錦屏山，奔騰的雅礱江在此被山體阻擋，形成一個巨大的“幾”字彎。深地條件對科學(xué)研究是優(yōu)勢，對工程施工卻是難啃的“硬骨頭”。
沒有任何經(jīng)驗可借鑒，錦屏地下實驗室一、二期建設(shè)都是“摸著石頭過河”。錦屏山隧道是世界上埋深最深的隧道之一，建設(shè)過程中多次遭遇高壓大流量突涌水和巖爆，安全施工難度極大。經(jīng)過多輪科學(xué)論證和技術(shù)攻關(guān)，建設(shè)者最終解決了諸多難題，并在原有交通隧道基礎(chǔ)上先后擴(kuò)挖建成了一、二期實驗室。
值得一提的是，實驗室二期建設(shè)不僅極大拓展了實驗空間，還兼顧工程和科學(xué)雙重屬性，確保極深地下實驗室最“純凈”。
如何做到最“純凈”？建設(shè)者將實驗室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)細(xì)分為四個指標(biāo)：極低氡氣濃度、極低環(huán)境輻射、超低宇宙線通量、超潔凈空間，開創(chuàng)性地實施了多項創(chuàng)新工法。二期建設(shè)時期，錦屏大設(shè)施141項主要設(shè)備和建材的選用有極為嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。為盡可能滿足科研要求，建設(shè)團(tuán)隊帶上圖冊，到全國各地聯(lián)系了數(shù)十家廠商尋求支持?！爱?dāng)時很多廠商反映‘工地遠(yuǎn)、用量小、產(chǎn)值低’，再加上輻射本底控制等聞所未聞的特殊要求，讓人望而卻步。”錦屏地下實驗室管理局工程技術(shù)部主任工程師李宏璧說。
“好在一些充滿情懷的廠家愿意和我們共克技術(shù)難題?！崩詈觇到榻B，為尋找低本底砂石骨料，中建三局錦屏大設(shè)施Ⅱ標(biāo)項目經(jīng)理王偉牽頭組建項目物資保障攻堅小組，走訪調(diào)研、地質(zhì)勘查8個省份，最終篩選出一家穩(wěn)定供應(yīng)商。
穿越“逆境” 抵達(dá)繁星
暗物質(zhì)和暗能量被科學(xué)家們比作“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)天空中的兩朵烏云”。為了不知何時才能閃現(xiàn)的一道“微光”，我國科學(xué)家從未停下探尋的腳步。
探測暗物質(zhì)是國際競爭性項目，各國都在發(fā)力，時不我待。錦屏大設(shè)施建設(shè)正酣時，上海交大、中國原子能科學(xué)研究院等科研團(tuán)隊同步在施工現(xiàn)場的“裸洞”里潛心實驗。
埋頭苦干換來豐碩成果。十多年間，我國科學(xué)家在《自然》等權(quán)威學(xué)術(shù)期刊累計發(fā)表論文120多篇，一項成果獲2022年度教育部自然科學(xué)一等獎，6人獲得國家杰出青年基金。
2021年初，中國原子能科學(xué)研究院在3個多月時間內(nèi)，完成錦屏深地核天體物理實驗，研究成果在2021年中國科學(xué)院第二十次院士大會上，被列為“戰(zhàn)略高技術(shù)領(lǐng)域取得新跨越”成果之一。我國也因此成為世界上第三個具備開展深地核天體物理研究的國家。
清華大學(xué)CDEX實驗組邊實驗邊創(chuàng)新，完成了高純鍺探測器的更新迭代，并在籌建噸級探測器；上海交大PandaX實驗組液氙探測器也實現(xiàn)了更新升級，未來計劃建設(shè)30噸級甚至更大的探測器。
“中國已經(jīng)在向科學(xué)大國邁進(jìn)，基礎(chǔ)研究投入持續(xù)增加，對科研工作者來講是幸運(yùn)的?！卞\屏大設(shè)施工程指揮部副總指揮、清華大學(xué)工程物理系教授李元景感嘆道。（據(jù)新華社成都12月28日電 記者楊三軍、薛晨、邢拓、尚文意、胥冰潔）
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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