世界最深地下實驗室

尋找暗物質的四川錦屏暗物質探測實驗室

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世界這麼大,存在着各種各樣不同的物質,但偏偏有一種,連科學界都未弄得清楚它是什麼,它叫做「暗物質」。

暗物質與日月星辰、地球上的萬物都不同類,堪稱宇宙間「沉默的大多數」,估計宇宙的總物質中,約有85%是暗物質。它看不見、摸不到,幾乎不和任何物體發生作用,需要透過引力產生的效應才得知它的存在,科學家推測正是由於暗物質強大的引力作用,宇宙中的粒子才能夠聚合,形成星體、星系。

一旦找到暗物質,可能引發一場物理學革命。中國正與美國、英國、日本等鬥快,希望成為最先發現暗物質的國家。2010年,四川錦屏暗物質探測實驗室落成,它位處為水電站修建的錦屏山隧道,地下2400米深處,是目前世界最深地下探測實驗室。

為何探索宇宙奧秘要在地底進行?因為這麼深的地方,才能利用厚厚岩石屏蔽各種從天而降的宇宙射線,讓剩下來的暗物質落到探測器。而探測暗物質的重點儀器,就是高純鍺探測器。它是實驗室「核心中的核心」,有層層壁壘保護,擋走各種宇宙射線與環境幅射。

暗物質粒子的真身是個謎。全球的探測團隊都只能靠「排除法」,即是逐個搜索暗物質可能存在的「區域」,如果無發現,就去別區再找,一步步收窄範圍。而中國錦屏實驗室兩個團隊至今已累計獲得數十項主要成果,例如2014年就公布,用高純鍺暗物質探測法,排除了國外知名科學團隊提出的暗物質存在區域。2018年,團隊又公布,暗物質直接探測靈敏度提高到國際最高水平。

「捕捉」暗物質,有如一場馬拉松,經過多年努力,終點亦愈來愈近。為了加快進度,錦屏實驗室2020年底,開展第二期工程建設,可用空間將由4千立方米增加至30萬立方米,在岩洞中又向下挖出10多層樓高的地坑,未來將在這裏安置噸量級的超級探測器。

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