刊登日期 : 2021-08-20
探尋宇宙奧秘，未必要飛天，可能還要深入地底。在四川錦屏水電站地下2,400米處，有一座全球最深的地下實驗室，7重保護材料幾乎隔絕了所有已知輻射，令實驗室成為世界上最「乾淨」的地方。科研人員們在這裏尋找「暗物質」，這是宇宙中「沉默的大多數」，只有在「乾淨」環境中使用特殊儀器才有機會搜尋到它的蹤迹。各國都為此建立了地下實驗室，科學家相信，暗物質隱藏着宇宙起源、演變的奧秘。
中國首個極深地下實驗室
錦屏地下實驗室是中國首個極深地下實驗室，也是全世界岩石覆蓋最深的地下實驗室，位於錦屏山地下2,400米，岩石厚度相當於4.3座太平山疊在一起的高度。
厚厚的岩石形成天然屏障，令實驗室內部受到的輻射降到地面水平的億分之一，即如果山頂有1億個宇宙射線粒子，通過岩石屏障後，最終只有1個能進入實驗室。
此外，實驗室還設置了7重防護「盔甲」：包括50厘米厚的混凝土、1米厚的聚乙烯材料（屏蔽中子）、20厘米厚的鉛（屏蔽外部伽馬射線）、15厘米厚的支撑結構、20厘米厚的含硼聚乙烯（吸收熱中子）、10厘米厚的高純無氧銅（屏蔽剩餘伽馬射線）以及反符合探測系統（主動屏蔽外部和保護層自身的伽馬射線）。這7重保護幾乎能屏蔽所有的已知輻射，令這座地下實驗室成為世界上輻射最少、干擾雜質最少、最「乾淨」的地方。
7重防護層 令地下實驗室隔絕干擾
為甚麼要讓實驗室保證絕對「乾淨」？這與地下實驗室的「使命」有關。
這座實驗室的一個重要工作是尋找暗物質。目前，人類所認知的部分不足宇宙的5%，另外約27%是暗物質、68%是暗能量。科學家認為，對暗物質的研究有機會改變人類對宇宙、天體形成的認識，甚至可以衍生運用到解決氣候變化、能源等世界難題。
不過，暗物質不會發出任何光或者電磁輻射，因此「看不見、摸不到」，只能通過暗物質與普通物質間微弱的「互動」來尋找它。地面上的宇宙射線和生活輻射會嚴重干擾探測，如同要在人聲鼎沸的球場聽清一根針掉落的聲音，這幾乎不可能。因此只有在屏蔽干擾的「乾淨」環境中、利用超級靈敏的探測器，才有機會捕捉暗物質的蹤迹。
地下實驗室探索暗物質 解密宇宙起源
為探索暗物質，全球已有不少國家都建設了地下實驗室，中國可算後來居上。錦屏地下實驗室於2010年建成，清華大學主導的盤古計畫（CDEX）實驗組和上海交通大學牽頭的熊貓計畫（PandaX）液氙暗物質實驗組率先入駐，有不少國外團隊也在申請將自己的科研專案移到實驗室中。PandaX实验於2021年7月發布了首個暗物質搜尋結果，較此前研究取得突破。
錦屏地下實驗室二期正在施工中，未來將建成8個實驗大廳，實驗空間將由現在的4,000立方米增加到38萬立方米，可以開展更多大型科研項目。
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