导语
水电站是大自然独特的杰作,也是最大的能源库,锦屏水电站是锦屏县唯一以发电为主要功能的大型水电站,位于四川凉山锦屏水电站下方,而在这个水电站地下2400米处,存在一座国际一流的地下实验室——中国锦屏地下实验室。
中国锦屏地下实验室位于全国第四大降压厅之下,是世界上最深的地下实验室之一,为科学家提供了独特的研究环境,也是我国在暗物质探测领域的一个重要平台。
那么这座地下实验室又隐藏着哪些奥秘呢?
一、科研基地。
建设这样一座世界一流的地下实验室并不是一个简单的事情,中国锦屏地下实验室的前身就是一座以蒸汽机、蒸汽轮机和柱塞式机械为主的高海拔试验基地,这是为了照顾高原地区水电站建设和维护需要而建设的。
同时,高海拔区域还具有气密性好,环境条件相对静音以及能减小大气对声波的衰减等优势,并且孕育着很强的潜力,一旦将其改造成实验室的话,那么就会构成一种创造无与伦比的研究环境。
在这期间,国家核与天体物理研究所的孙进等人,作为科研工作者曾携手合作进行了暗物质探测方面的研究。
而从2009年开始,国家发改委决定对这座实验基地进行改造,将实验室安置于水电站地下,以抵御地球的自然辐射,同时,更加容易减小对宇宙信号的干扰,这对于前沿物理领域的研究是很有性价比的。
同时,地下的环境相对来说更加安静、更加稳定,从而减少了可能对实验造成的干扰,也有效地保护了实验仪器。
在2019年,中国锦屏地下实验室终于正式投入使用,主要用于进行暗物质探测和中微子物理实验等前沿科学研究。
在2019年11月25日,国家自然科学基金委员会正式宣布决定,在其2020年重大装备项目中,支持世界上最深的地下实验室,也就是位于四川凉山锦屏近2400米深的一级实验室建设。
而在2020年9月30日,中国锦屏地下实验室的暗物质探测项目正式启动,科学家们将要开始进行国际大型暗物质项目——玄武岩S2,这一项目已经从欧盟获得了保险,为期3年—5年的时间里,来自世界各国的研究者将共同参与这次采样活动。
二、建设运行。
作为我国大型暗物质探测项目中最为前沿的内容,地下实验室的建设和运行是一个非常具有挑战性的战斗,同时也是我国物理实验领域的一座里程碑。
在其深达2400米的地下,有着40米直径的压力容器残体,其中电力厂的建筑始建于1960年,此前震区内曾发生过大型地震,这次地震让电厂的建筑残体和各种设备处于破碎状。
不仅仅如此,建设这座实验室也挑战了当时我国最顶级的科研技术工人,整个团队面临着前所未有的困难,但是在毛洪钢,杨峥,张晓宏等科学家的领导下,代表了世界最先进水平的实验室,于2020年成功交付使用。
这个中国锦屏地下实验室也为我国的科研领域树立了一座里程碑,也在全球科学界产生了深远影响。
作为全世界最深的地下实验室,它不仅仅有着最为神秘的掩盖,还为国内科研人员提供一个干扰较少的实验环境,同时,它还为国际合作提供了一个平台。
同时,与此同时,阳江地下实验室也正在有条不紊的进行建设中,两种实验室的不一样环境也就决定了它们能够进行的不同研究内容,两个实验室正是因为有着不同的环境,所以,各有所长。
阳江地下实验室主要关注天然辐射以及艾滋病HIV感染者的数量,以进一步确认HIV毒素在地球上的分布情况,而中国锦屏地下实验室主要从事中微子、暗物质以及锶谱学等方向的国际前沿科学研究。
在中国锦屏地下实验室建成后,科研人员将可以充分利用这样稀有的实验环境来研究实验物理的规律和新现象,同时,还将进一步推动中国在基础物理研究领域的发展。
在这方面,中国锦屏地下实验室还将继续搭建国际合作的桥梁,鼓励更多的国际研究团队和研究人员一起来利用好这个实验环墶,促进科学知识的传播和创新。
三、暗物质。
暗物质是一种不会发出或吸收电磁辐射的物质,它就像无形的鬼魅一样存在着,对外界的干扰较小,所以人们无法直接观测到它。
但是,从天体现象的研究中,暗物质的存在是为真,2006年,英国梅利·布兰德等人获得了诺贝尔物理学奖,其发现宇宙背景辐射光谱中的微小偏振,是暗物质粒子与宇宙微波背景辐射之间的重要相互作用证据。
在那之后,欧洲核子研究中心将马萨諸塞州萨克雷市的萨克雷地下深处改造成一个暗物质实验室,建立了一个全球合作的研究团队,他们每年都会发布关于暗物质粒子的进一步细节。
在2017年,中国锦屏地下实验室的玄武岩计划落地,将会带来新一轮暗物质研究的进展。
暗物质的物质组成自由度比较大,可能是弱相互作用的粒子,包括轻子的中微子,也可能是强相互作用的粒子,比如夸克的弱磁性粒子以及由夸克组成的重子等。
此外,还有一种暗能量,大约占据了宇宙的能量密度的70%,它是一种与宇宙学引力相联系的奇怪东西。
而暗物质占据了宇宙的质量很大一部分,占据了宇宙的质量能量密度的85%,所以人们对它进行研究,这标志着人类在认识宇宙和自然的道路上又迈出了一大步,而这一研究阶段将为人类科技的发展扫清障碍。
暗物质不仅仅存在于宇宙空间当中,它还存在于地球上,而科学家们利用地下实验室的特殊优势可以在这方面取得非常好的突破。