探訪世界最深地下實驗室:“地下2400米”追尋暗物質

發(fā)布時間:2022年11月01日 17:11     來源:中國新聞網

  【解說】暗物質是理論上提出的可能存在于宇宙中的一種不可見的物質,從1922年科學家提出暗物質猜想到今天,仍未偵測到能證明暗物質粒子存在的信號。在四川省涼山州錦屏山,垂直巖石覆蓋厚度2400米的地下,科研人員在這里默默追尋暗物質已有10余年。

  【同期】中國錦屏地下實驗室科研助理 景明坤

  我叫景明坤,是中國錦屏地下實驗室的科研助理,雖然說是一名“90后”,但已經在實驗室工作有7年多了。現(xiàn)在帶大家看一下咱們實驗室的工作環(huán)境以及平時的工作內容是什么樣的。

  我們實驗室被外界稱為“全球最深的地下實驗室”,擁有2400米的巖石層埋深。咱們這個實驗室之所以選擇在涼山州(錦屏山)這個地方,是基于此處的巖石層埋深足夠深,并且該處的巖體自身的輻射非常低,有利于咱們開展各種各樣的超低輻射或者稀有事件的探測。2400米的巖石埋深,它就像一個暗室,能夠牢牢地把宇宙射線的噪聲給屏蔽掉。

  很多人都以為我們每天進出實驗室需要乘坐礦車或電梯進入,實際上2400米只是實驗室到達錦屏山山頂?shù)木嚯x,我們每天進出實驗室需通過10公里長的隧道到達錦屏山內部。

  我們現(xiàn)在看到這個設備是我們國內目前靈敏度最高的超低本底探測器。在我們擁有自己的地下實驗室之前,我們一直在韓國地下實驗室進行暗物質研究。直到2010年12月,中國錦屏地下實驗室正式投入使用,從此我們擁有了自己的地下實驗室。

  我現(xiàn)在做的工作主要是給這個容器補充液氮,給它灌液氮的目的是為了開展暗物質的探測器的降溫工作,因為我們的探測器都是半導體探測器,需要在超低溫下才能工作。我們灌完液氮之后,會把探測器順勢從上面給吊進去,然后在這個罐子里面浸泡液氮,冷卻大概24小時左右,然后就可以開展相應的一些實驗。

  咱們實驗室常駐的實驗人員大約是10人,主要的實驗工作分為兩個部分,一個是輻射研究,另一個就是暗物質測量。我們的工作主要是做輻射測量,為暗物質實驗提供更好的實驗環(huán)境和更純凈的實驗材料,保障暗物質實驗的順利進行。

  咱們所有的人,所有在實驗室的人都其實很期待著暗物質找到,不管是我們找到還是另外的實驗組找到,其實這對于基礎科研工作或者基礎學科都是一個質的飛躍。

  【同期】中國錦屏地下實驗室現(xiàn)場實驗人員 聶奇緣

  我身下這個設備是一個巨型的液氮罐,里面存儲了1.5立方米的液氮,我們探測暗物質的關鍵設備高純鍺探測器就在這1.5立方米的液氮中。當暗物質與高純鍺晶體中的鍺原子發(fā)生碰撞的時候,它會留下一個微弱的反沖信號,通過探測這個反沖信號,我們就能判斷是不是真的有暗物質。

  我叫聶奇緣,今年26歲,來自清華大學,是中國錦屏地下實驗室的現(xiàn)場實驗員,目前是負責一個高純鍺探測器,用于探測暗物質信號。

  自實驗室從2010年建起以來,一共發(fā)表30余項重要的科研結果。比如2014年的時候,我們發(fā)表的論文成功排除了美國一個實驗室所宣稱探測到了暗物質的區(qū)域。近幾年我們在太陽暗光子的探測方面也取得了國際領先的結果。

  暗物質顧名思義,它是不發(fā)光的,這個光包括了可見光以及所有波段的電磁波,所以人類很難通過常規(guī)手段來觀察到它。暗物質探測是當前科學前沿的一個熱點,研究暗物質可以幫助我們人類更好地認識這個宇宙。暗物質占了宇宙總質能的26.8%,它參與了宇宙的演化,也組成了宇宙的現(xiàn)在,更決定了宇宙的將來,這也是為什么科學家們一直在孜孜不倦尋找它的原因。

  我面前這臺設備就是用來監(jiān)測和記錄里面的高純鍺探測器所記錄的信號,這就是一個典型的信號波形,我們一天之中會采集成百上千個這樣的信號波形,之后我們會對這些信號波形進行一一的處理分析,判斷它是不是暗物質信號。但很可惜的是,這么多年過去了,我們至今還沒有發(fā)現(xiàn)一例暗物質信號。很多人會問我們會不會氣餒,但其實我并沒有這樣的感覺,因為我們這一天一天、一步一步地實驗,是一直在縮小暗物質探測的區(qū)間的,我相信遲早有一天我們能夠探測到真正的暗物質信號。

  陳選斌 四川涼山報道

責任編輯:【羅攀】

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