在地下2400米探寻宇宙极致

来源: 红星新闻
2024-05-30 21:46:23

  今年春节是中国锦屏地下实验室二期于2023年12月交付使用后的第一个春节。正逢新春佳节,许多科研工作者仍然驻守于此。

  和一般实验室不同,它位于四川省凉山彝族自治州锦屏山内部,2400米埋深下,是世界最深、最大、最“纯净”的极深地下实验室。

  “为了探寻暗物质,我们日夜不休。”中国锦屏地下实验室清华大学牵头的CDEX暗物质实验组研究人员景明坤说。

  “我们对于宇宙中95%的东西还摸不着头脑,暗物质研究是人类认识和了解宇宙的新出发点。”清华大学工程物理系教授、CDEX暗物质实验组负责人、中国锦屏地下实验室物理科学部主任岳骞解释,暗物质指的是人类肉眼看不到,且使用天文望远镜和电磁学手段观测都无法捕捉到的物质。

  尽管这道“微光”不知道何时才能出现,但当前,暗物质研究已经成为粒子物理学、宇宙学、天文物理学等学科的前沿课题。

  国投集团雅砻江公司项目管理工程师李宏璧解释,辐射在人们生活的环境中无处不在,“如果在日常环境中开展暗物质探测,难度不亚于在人声鼎沸的足球场寻找一根绣花针落地的声音”。想要直接探测到暗物质,十分困难。

  一座能阻挡宇宙射线和自然环境辐射的实验室,成为探测暗物质的必要条件。

  2008年,雅砻江公司为水电工程而建设的锦屏山隧道贯通。清华大学的科研人员从新闻中了解到,这一隧道长17.5公里,上方被约2400米的大理岩所覆盖,正是他们一直在寻找的绝佳科研场地。双方一拍即合,同意在隧道里共建我国第一座地下实验室。

  2010年12月,中国锦屏地下实验室一期建成投运,其室内宇宙射线通量仅为地表的一亿分之一,填补了我国深地实验室的空白。

  多年来,在此进行科研的清华大学、上海交通大学、中国原子能科学研究院等科研团队不断突破,取得了多项国际前 沿的成果,他们对于空间的需求也越来越大。

  2020年,由清华大学作为法人单位,雅砻江公司作为共建单位、基于中国锦屏地下实验室二期建设的“十三五”国家重大科技基础设施项目“极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施”(以下简称“锦屏大设施”)项目开工建设,次年更是被列入国家“十四五”规划。

  深地条件虽然有利于探索前沿科技,但对工程建设却是不小的挑战。

  李宏璧介绍,锦屏山岩体内的地下水量大、渗透性强,各个洞室还分布着许多不规则的渗漏点。岩体自身与岩壁还会渗水,持续析出氡气,“这是一种有较强放射性的气体,会对实验装置造成干扰”。

  “防水抑氡”成为施工的大难题。

  如今,走入锦屏大设施,11万平方米的洞室表面已经被一层米黄色的特殊材料所覆盖,像是覆上了一层光滑的乳胶,但仍保留了岩壁原先凹凸不平的触感。

  “凹凸排水板、土工膜、无纺布、喷涂速凝层……”中建三局锦屏大设施项目总工程师谭雷已经能准确复述实验室“墙壁”所使用到的特殊材料,“就像是在岩壁上铺了一层薄薄的鸡蛋壳”。

  “防水抑氡”的目标,被分解为洞壁上的三层结构:防排水层、保护层和装饰层。谭雷介绍,工程完成后,经过测试,围岩释放的氡气,有99%被隔绝在实验空间外。

  谭雷表示,“鸡蛋壳”与常规的隧道施工工艺十分不同,他们并没有在洞壁的基础上进行二次衬砌,使得原本可能会达到30-40厘米的结构,减少到了10厘米。

  之所以如此设计,是为了尽可能满足实验设备对面积的需要。李宏璧表示,如今,锦屏大设施的实验空间相较于一期宽敞很多,有8个约1000平方米的实验空间,如果采用传统结构施工,面积会小很多。

  此外,实验室是一个追求极致“纯净”的特殊环境,项目建设的各种材料,都需要满足低本底辐射的要求,即环境中原本就存在的放射性物质所产生的辐射应处于较低水平。

  以施工最常使用到的水泥为例,李宏璧告诉中青报·中青网记者,建设初期,因为没有符合要求的水泥,整个项目停工待料了7个月,“虽然各式各样的水泥都有,但施工前我们测试了市面上能买到的水泥,95%都不符合低本底辐射的要求”。

  景明坤的工作台上,摆满了用圆形罐子装着的建筑材料样品,他负责对工程可能使用到的物质进行本底检测,“周围天然的岩石辐射本底已经足够低,因此我们要求,建筑材料至少低于周围岩石辐射本底的三倍值”。

  李宏璧介绍,为了让水泥辐射对实验的影响降到最低,雅砻江公司和清华大学与中建三局、水电五局等单位,联合攻关各种技术难题,最终研发出一款符合实验室建设要求的水泥,“花了7个月时间,终于解决了这一问题”。

  但这并不是终点。李宏璧说,水泥研发成功后,运送来的每一车水泥成品,还是要经过严苛的检测,只有确保水泥的放射性水平符合要求,才能使用。“合格率相当高,200车水泥中大约会有1车不合格,且大多是运输环节的问题,而不是研发、工艺环节的问题。”

  “螺蛳壳里做道场”是这些实验室建设者们最大的感受。

  李宏璧算了一个数:在锦屏大设施建设过程中,和水泥一样,对各项指标有着严苛要求的设备和建材,共有141项。

  2015年毕业后,景明坤来到锦屏地下实验室。他深知探寻暗物质的不易,由于暗物质与普通物质反应率很低,目前的实验所使用的高纯锗探测器,一直等着暗物质主动来“撞”。“我们像是在‘守株待兔’。”景明坤说。

  岳骞教授表示,在十几年的坚持中,尽管他们没有找到暗物质,但正一步步靠近真相。

  持续十多年的努力,终有成果。在锦屏地下实验室的科学家们,于《物理评论快报》等物理学顶级期刊累计发表论文120多篇,其中多项物理成果国际领先。

  对宇宙的探索,更不止于暗物质。

  锦屏地下实验室管理局副总工程师申满斌介绍,锦屏大设施将形成33万立方米的洞室空间,在这里将打造包括暗物质、粒子物理、核天体物理、深地医学、深度岩石力学等在内的多学科交叉的综合研究平台。

  未来,越来越多的“追光者”,将在这里拥抱科学的无垠大海。

  <a target='_blank' href='/' >中新网</a>1月6日电 据证监会网站6日消息,根据《境外交易者和境外经纪机构从事境内特定品种期货交易管理暂行办法》(证监会令第116号)的有关规定,日前,证监会确定郑州商品交易所的菜籽油、菜籽粕、花生期货和期权为境内特定品种。上述品种于2023年1月12日引入境外交易者参与交易。(中新财经)

  六是推进健康校园建设,更加有针对性地开展爱国卫生运动,多种形式开展健康教育,引导师生员工树立“做好自身健康第一责任人”理念,坚持戴口罩、勤洗手等良好卫生习惯,加强身体锻炼,崇尚文明健康绿色环保的生活方式,以文明健康小环境筑牢疫情防控校园大防线。

  儿时就对母亲制作毡帽耳濡目染的吐孔·沙热,10岁就独立完成第一顶柯尔克孜族毡帽,同时,她们的绣艺在日复一日的飞针走线中渐渐娴熟。初中毕业后,她到新疆乌恰县服装店做学徒,熟练掌握刺绣及服装制作技艺后返乡。当时她并没有想到,这门手艺会改变她的生活。

  (七)Q1字签证(团聚,大于180天)/Q2字签证(探亲,小于180天)

  据悉,2023年春运将于1月7日开始,至2月15日结束。春运期间,天津辖区将有约280余艘次重点民生物资运输船舶到港,同比增加16%。其中煤炭运输船舶约170艘次;LNG和LPG运输船舶约45艘次,粮油运输船舶约57艘次,预计运量与去年同期基本持平。天津辖区现有运营渡口4座,渡船6艘,2023年春运预计运送旅客约20万人次,同比增长11%。

  福州市台江区委书记梁栋表示,台江是闽商文化和闽商精神的发源地,上下杭、苍霞曾是福建商贸中心、东南地区重要商品集散地和世界海洋货物贸易中心之一。依托苍霞历史文化街区,该区着力打造中国第一“福”街。

倪秀琴

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