車輛扎進(jìn)山體，穿過17.5公里長的錦屏山隧道后，周遭終于從昏暗變得明亮，一座“地下城”出現(xiàn)在眼前——這里是中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室（以下簡稱“錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”）二期。清華大學(xué)工程物理系黨委書記曾志環(huán)顧四周，語氣帶著自豪，對(duì)科技日?qǐng)?bào)記者說：“確實(shí)不一樣了吧？”
錦屏地下實(shí)驗(yàn)室位于四川省涼山彝族自治州錦屏山內(nèi)部，山體巖石覆蓋厚度達(dá)2400米，宇宙射線通量只有地面的一億分之一。這里是世界上最深、綜合條件最好的地下實(shí)驗(yàn)室。
2016年，記者第一次探訪錦屏地下實(shí)驗(yàn)室時(shí)，實(shí)驗(yàn)室主任程建平指著黑乎乎的隧道深處說，以后這里會(huì)擴(kuò)建成一個(gè)小區(qū)，世界各國科學(xué)家都可以在小區(qū)工作。
當(dāng)初聽起來雄心勃勃的設(shè)想，如今已經(jīng)成真。不同學(xué)科的科研人員帶著他們的疑問，來到錦屏山深處尋找答案——當(dāng)外界噪音降到最低，又能聽到怎樣的華章？
從4000立方米到30萬立方米
錦屏地下實(shí)驗(yàn)室由國投集團(tuán)雅礱江流域水電開發(fā)有限公司和清華大學(xué)共同建設(shè)運(yùn)行。
走在寬敞明亮的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，你很容易忘記自己身處地下。曾志提醒，對(duì)工程方來說，特殊的地理位置，帶來了特殊的問題。
實(shí)驗(yàn)室埋深2400米，巖體內(nèi)地下水量大、滲透性強(qiáng)，地下洞室滲漏點(diǎn)較多且分布無規(guī)律。而且，巖體自身及巖壁滲水中會(huì)持續(xù)析出氡氣。氡氣具有強(qiáng)烈放射性，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)探測(cè)裝置形成干擾。
因此，防水抑氡是施工中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。錦屏大設(shè)施的防水抑氡設(shè)計(jì)方案和施工方案均為首創(chuàng)。它的設(shè)計(jì)構(gòu)造主要分為排水防水層、結(jié)構(gòu)層與面層，內(nèi)含10層材料，10厘米厚，覆蓋了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)10萬平方米面積。
防水抑氡工程的5萬余米拼接焊縫，穿過防水結(jié)構(gòu)的20多萬個(gè)膨脹螺栓和5萬多根錨桿，無一滲水點(diǎn)。“這堪稱工程奇跡?！眹都瘓F(tuán)雅礱江公司錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局副局長申滿斌指著表面光滑潔凈的洞壁感嘆。
曾志同樣感慨萬千。從無到有，從小到大，錦屏地下實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)在大山內(nèi)部“生長”了十幾年。
2010年12月，錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期建成，填補(bǔ)了我國深地實(shí)驗(yàn)室的空白，為開展粒子物理學(xué)、天體物理學(xué)等領(lǐng)域重大基礎(chǔ)前沿研究提供了良好的低本底環(huán)境。
2014年，錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)啟動(dòng)。2017年，基于錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期的極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施（以下簡稱“錦屏大設(shè)施”）項(xiàng)目被列入“十三五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目指南。
2023年12月，錦屏大設(shè)施正式投入科學(xué)運(yùn)行，首批10個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)入駐實(shí)驗(yàn)室，地下可用實(shí)驗(yàn)空間也從一期實(shí)驗(yàn)室的4000立方米增加到二期的30萬立方米。
十年磨一劍。暗物質(zhì)、中微子、核天體物理、巖石力學(xué)、地震學(xué)、集成電路、量子計(jì)算、深地醫(yī)學(xué)……一系列前沿基礎(chǔ)科學(xué)研究在此開展。錦屏地下實(shí)驗(yàn)室，有望成為世界深地科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心。
實(shí)驗(yàn)靈敏度將提升兩個(gè)量級(jí)
從實(shí)驗(yàn)室1號(hào)門進(jìn)入，依次可來到A廳、B廳、C廳、D廳，每個(gè)大廳又分成了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)廳。
C2廳內(nèi)，中國暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組成員、清華大學(xué)博士后代文翰正在進(jìn)行高純鍺探測(cè)器的測(cè)試。
代文翰將標(biāo)準(zhǔn)樣品放在探測(cè)器不同位置進(jìn)行測(cè)量，采集并分析探測(cè)器輸出的脈沖波形信號(hào)?！耙惶炷苁占?00萬個(gè)信號(hào)?！彼f。工作聽起來有些枯燥，但代文翰樂在其中。
如今，錦屏山、山腳下的雅礱江和地下實(shí)驗(yàn)室的燈光，已成為代文翰科研生活的一部分。
他告訴記者，實(shí)驗(yàn)室一期像個(gè)工作室，空間不大，科研儀器也是小而精。實(shí)驗(yàn)室二期像個(gè)大工廠，實(shí)驗(yàn)室更大了，實(shí)驗(yàn)體量上去了，科學(xué)研究也瞄準(zhǔn)更高的目標(biāo)，有望取得更大的進(jìn)展和突破。
比如，在錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期，實(shí)驗(yàn)組在容積約1立方米的液氮罐中運(yùn)行總質(zhì)量10公斤的高純鍺探測(cè)陣列；但在實(shí)驗(yàn)室二期，容積1725立方米的世界最大液氮低溫屏蔽裝置正在進(jìn)行液氮灌注，不久后，總質(zhì)量50千克的探測(cè)器陣列將在其中運(yùn)行。“實(shí)驗(yàn)靈敏度能提升兩個(gè)量級(jí)！”代文翰說。
就在錦屏大設(shè)施建設(shè)期間，一系列成果也已經(jīng)產(chǎn)出。
2024年，中國暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組成果在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表，給出了國際上對(duì)太陽加速暗物質(zhì)—電子相互作用截面最靈敏的限制；2024年，粒子和天體物理氙探測(cè)實(shí)驗(yàn)組在《物理評(píng)論快報(bào)》發(fā)表了對(duì)太陽硼-8中微子的首個(gè)測(cè)量結(jié)果，開啟了液氙暗物質(zhì)和中微子探測(cè)實(shí)驗(yàn)的新篇章；2022年，錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)組成果在《自然》發(fā)表，在國際上首次揭示了宇宙最古老恒星中的鈣豐度之謎……
“基于錦屏大設(shè)施的優(yōu)勢(shì)平臺(tái)條件，我們的科學(xué)研究將瞄準(zhǔn)突破人類認(rèn)知邊界，努力取得重大成果，為建設(shè)科技強(qiáng)國和實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)貢獻(xiàn)錦屏力量?！痹菊雇?。
本文鏈接：http://jphkf.cn/news-8-460-0.html在地下2400米探索人類認(rèn)知邊界
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