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中国首个极深地下实验室投用 主研究暗物质

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中国首个极深地下实验室“中国锦屏地下实验室”在四川雅砻江锦屏水电站正式投入使用,这个世界岩石覆盖最深的实验室的启用,标志着中国已经拥有了洁净的低辐射研究平台,能够自主开展像暗物质探测的国际最前沿的基础研究课题。

在宇宙学中,暗物质是指那些不发射任何光及电磁辐射的物质。人们目前只能通过引力产生的效应得知宇宙中有大量暗物质的存在。暗物质存在的最早证据来源于对球状星系旋转速度的观测。现代天文学通过引力透镜、宇宙中大尺度结构形成、微波背景辐射等研究表明:我们目前所认知的部分大概只占宇宙的4%,暗物质占了宇宙的23%,还有73%是一种导致宇宙加速膨胀的暗能量。

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中国首个极深地下实验室“中国锦屏地下实验室”在四川雅砻江锦屏水电站正式投入使用,目前,清华大学实验组的暗物质探测器已经率先进入实验室,并启动探测工作,而2011年上海交通大学等研究团队也将进入这里开展暗物质的探测研究。

清华大学副校长、中国锦屏地下实验室主任程建平说,实验室是清华大学和二滩水电开发有限责任公司合作建成的。

在建设二滩水电站的过程中,四川锦屏山底曾修建了18公里可以通行汽车的隧道,上面是2400多米厚的山体岩石。现在的地下实验室,就是利用这条隧道,在其侧面挖出的一个长40米,宽、高各为6米的空间。目前,它是世界上岩石覆盖最深的地下实验室,也是世界上最优越的探测暗物质的环境。

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清华大学的专家在锦屏地下实验室开展暗物质探测的数据采集工作。

之所以称之为最优,是因为它与国外一些“脱胎”于矿井的地下实验室相比,使用更为便利,不必坐着电梯上上下下,乘坐汽车就能“入地”。而埋深2400米的隧道,更是难得,因为埋得越深,宇宙射线的干扰就越少。

据介绍,地下实验室尤其是极深地下实验室,是开展粒子物理与核物理学、天体物理学及宇宙学等领域的暗物质探测研究、中微子物理实验研究等一些重大基础性前沿课题的重要研究场所,是岩体力学、地球结构演化、生态学等学科开展相关实验研究的重要环境,也是低放射性材料、环境核辐射污染检测的良好环境。地下实验室为国家提供综合性的重大基础科学和应用科学研究平台,是一个国家关键性的重大基础科学研究设施,建设和发展极深地下实验室具有重要科学意义和应用价值。

目前,美国、英国、法国、意大利、加拿大、日本等许多国家都已经建立起地下实验室。中国此前一直没有很好的地下实验室,特别是极深地下实验室,许多相关领域的研究工作无法开展或只能与国外有条件的实验室联合开展。

地下实验室主要是用来屏蔽高能宇宙线对于暗物质的本底影响。锦屏山隧道垂直岩石覆盖厚度大,围岩放射性含量极低,能为相关实验提供“干净”的环境。测量显示,锦屏地下实验室能够将宇宙线通量降到地面水平的约亿分之一。

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