在地下2400米攀登世界科技高峰

光山新闻网 采集侠 2023-07-16 10:38:17
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在地下2400米攀登世界科技高峰

  暗物质实验组成员在测试新型高纯锗探测器。资料图片

在地下2400米攀登世界科技高峰

  读出电子学组成员在分析电子学信号。资料图片

在地下2400米攀登世界科技高峰

  低本底组成员在对本底检测材料进行表面处理及尺寸测量。资料图片

在地下2400米攀登世界科技高峰

  中国锦屏地下实验室二期大型低温液氮恒温器。资料图片

   【人才强国新征程】

   四川凉山彝族自治州锦屏山,巍峨耸立,风光秀美,山脚被雅砻江环抱。

   从山顶垂直向下2400米处,有目前全球岩石覆盖厚度最深的地下实验室——中国锦屏地下实验室。

   在实验室里有一群科技工作者,他们喜欢称自己的科研工作为“守株待兔”。

   他们待的“兔”,可非同一般!这是宇宙中的神秘物质——暗物质。暗物质,虽然从未被“看见”,但已被科学家通过天文学众多观测数据得出,约占整个宇宙物质总质量的85%。要知道,我们目前所看到的恒星、行星等普通物质,仅约占整个宇宙物质总质量的15%。

   地下,能有效屏蔽宇宙射线对暗物质探测的“噪声”干扰。为了探测到暗物质,这群科技工作者在大山深处、于“黑暗”之中,夜以继日地开展科研攻关,在暗物质直接探测领域走到了世界前列。

  暗物质世界的跋涉者

   2023年6月中旬,锦屏地下实验室主任、清华大学双聘教授程建平又来到了实验室二期项目建设现场。看着眼前即将竣工的实验室,程建平激动不已:“这里将大大推动我国在粒子物理和核物理领域的重大基础前沿研究,成为我国乃至世界粒子物理学家探索未知的乐园。”

   2003年,面对提高我国基础研究水平的迫切需求,程建平率领十几人的团队,瞄准世界科学前沿,立志从事暗物质直接探测研究。这一做,就是20年。

   最开始,我国还没有地下实验室,他们要时常跑到国外的地下实验室做研究。然而,给他们的实验地方仅有2平方米大。为了找寻国内适合暗物质研究的实验场地,程建平团队数年时间里,在全国范围内调研过各种地下空间,但都不太符合实验条件。偶然间,他们看到了锦屏山交通隧道贯通的消息,脑海中瞬间闪过一个想法——“场地有了!”

   于是,他们与雅砻江流域水电开发有限公司合作,共同开始建设实验室。锦屏地下实验室低本底组负责人、清华大学工程物理系研究员曾志,也是最早参与到实验室建设的成员之一。15年来,他已经数不清到锦屏地下实验室的次数和时间,赶上任务紧张,连续待上几个月的情况也时常出现。

   “实验室里的钢筋、水泥、骨料、实验仪器设备等都需要满足低辐射本底的要求,我们对每一处细节都进行了精密筛选和测量。”曾志说,实验室宇宙线通量只有约地面水平的一亿分之一,随着实验室从一期4000立方米扩大到二期的30万立方米,这里已成为全世界最深最大最“纯净”的深地实验室,是国际一流的前沿物理实验平台。

   15年来,团队集聚了越来越多对科学充满热爱、对宇宙有强烈好奇的科学家和科研人员,在锦屏地下实验室,开展暗物质直接探测研究。

   得出我国首个暗物质直接探测物理结果,成功排除美国某实验组宣称“探测到暗物质”的区域,建成国际首个液氮直接浸泡制冷的点电极高纯锗阵列实验系统……团队取得了一系列国际领先的科研成果,使我国暗物质研究实现从“跟跑”到“并跑”,再到局部“领跑”的跨越。

  齐心协力突破“卡脖子”难题

   过去,在团队成员心中,始终有个坎儿,极大限制了他们做科研的脚步。