環(huán)球快播：我們這十年@坐標中國 地下深處，仰望星空

“天高地迥，覺(jué)宇宙之無(wú)窮；興今悲來(lái)，識盈虛之有數?！庇钪嬖谑廊说难壑惺且粋€(gè)永恒的存在，既籠罩著(zhù)神秘的色彩，又使人感到好奇和向往。

(資料圖片僅供參考)

主導宇宙演化的洪荒之力到底是什么？占宇宙95%的暗物質(zhì)與暗能量究竟是怎樣的存在？探測暗物質(zhì)對揭開(kāi)宇宙奧秘至關(guān)重要，暗物質(zhì)、中微子、恒星演化、元素形成，這些前沿科學(xué)研究將為人類(lèi)認識宇宙帶來(lái)革命性的突破?？茖W(xué)研究苦苦探尋的答案，也許不在浩渺星空，而在2400米地下深處。

在這個(gè)由清華大學(xué)與國投集團雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：國投集團雅礱江公司）合作共建運行的世界最深地下實(shí)驗室——中國錦屏地下實(shí)驗室中，科學(xué)家們在這里“仰望星空”，尋找那最“弱”的光，向更深邃的宇宙奧秘“進(jìn)軍”！

向深地進(jìn)軍，打造中國首個(gè)“世界最深”

暗物質(zhì)、中微子、恒星演化、元素形成……這些前沿科學(xué)研究將為人類(lèi)認識宇宙帶來(lái)革命性的突破。選擇在深地“仰望星空”，是利用山體阻擋宇宙射線(xiàn)的干擾，為科學(xué)實(shí)驗提供最“純凈”的環(huán)境。在中國錦屏地下實(shí)驗室建成之前，深地實(shí)驗室是歐美發(fā)達國家的專(zhuān)利。

中國錦屏地下實(shí)驗室的建設，從本世紀初開(kāi)始。世紀之初，國投集團雅礱江公司將錦屏大河灣截彎取直，建設兩座世界級水電站。2008年8月8日，北京奧運會(huì )開(kāi)幕當天，連接兩座電站的錦屏山隧道貫通，正在苦苦尋找暗物質(zhì)研究場(chǎng)地的清華大學(xué)敏銳意識到這里是開(kāi)展暗物質(zhì)研究的絕佳場(chǎng)所，迅速與雅礱江公司取得聯(lián)系。

錦屏山隧洞是世界上埋深最深的隧道之一，建設過(guò)程中多次遭遇大流量突涌水，遭遇較大規模巖爆1200多次，被國內外專(zhuān)家稱(chēng)為地下工程施工中的“癌癥”。在此基礎上擴挖建設實(shí)驗室，稍有不慎，會(huì )再次引發(fā)巖爆、塌方，對原有隧洞造成巨大破壞，甚至對錦屏水電工程建設造成極大影響。

面對種種風(fēng)險與挑戰，國投集團毅然決定支持國家基礎科研，由雅礱江公司與清華大學(xué)共建錦屏實(shí)驗室。通過(guò)科學(xué)論證解決安全風(fēng)險，僅用一年半時(shí)間就完成了實(shí)驗室建設。2010年12月，中國錦屏地下實(shí)驗室建成投運，成為我國首個(gè)、也是世界最深的地下實(shí)驗室。

2014年，清華大學(xué)與國投集團雅礱江公司規劃建設更大空間，能容納更多實(shí)驗組的實(shí)驗室二期項目，將地下可用實(shí)驗空間由原來(lái)的4000立方米增加到30萬(wàn)立方米，同時(shí)在一期、二期工程基礎上，提出建設“極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗設施”（簡(jiǎn)稱(chēng)“錦屏大設施”）項目。該項目最終獲得國家正式批復，并于2019年7月20日啟動(dòng)。作為前瞻引領(lǐng)型的重大科技基礎設施，中國錦屏地下實(shí)驗室為中國深地基礎科學(xué)研究提供了重要平臺，成為一項新的國之重器。

錦屏山隧道入口

攻克“地下2400米”極限挑戰，建設最“純凈”的實(shí)驗室

在地下2400米的地方“仰望星空”，是因為地下實(shí)驗環(huán)境能降低宇宙線(xiàn)對科學(xué)實(shí)驗的干擾，中國錦屏地下實(shí)驗室開(kāi)展的實(shí)驗研究，除控制宇宙線(xiàn)通量外，還需要嚴格控制“環(huán)境本底”，讓實(shí)驗處于“純凈”的環(huán)境中。

在這大山深處，隧洞之中，想要建設最“純凈”的實(shí)驗室絕非易事。深地環(huán)境本身氡氣含量偏高，富集效應會(huì )進(jìn)一步增大氡氣濃度，對實(shí)驗產(chǎn)生干擾。同時(shí)，實(shí)驗室建設所需的鋼筋、水泥、骨料，以及實(shí)驗儀器設備等都需要滿(mǎn)足低本底要求，降低對實(shí)驗的干擾。

成功的路上困難重重、滿(mǎn)是荊棘。錦屏大設施工程建設在國內沒(méi)有先例，沒(méi)有任何借鑒的工法和標準，只能在實(shí)踐中不斷探索。深地環(huán)境對科研是優(yōu)勢，對工程建設卻是巨大的挑戰：空間有限、洞室縱橫、環(huán)境復雜，極大增加了工程建設的難度。錦屏大設施對工程質(zhì)量要求嚴苛，也對施工技術(shù)、工藝工法、施工組織等提出了更高要求。

3年來(lái)，各參建單位、高校、設計院通力合作，不斷攻關(guān)，走出了一條自主創(chuàng )新道路，在滿(mǎn)足地下實(shí)驗室低本底輻射值、氡氣抑制、表面潔凈的基礎上綜合考慮防水措施，做到防排結合，剛柔相濟，實(shí)驗空間耐久適用，突破該項技術(shù)瓶頸，更是首創(chuàng )防水抑氡工藝。

處于地下深處的建設者們殫精竭慮、攻堅克難，極力破解著(zhù)“挑剔”的建筑材料、設備、工藝、質(zhì)量等方面的諸多難題。中建集團正在施工實(shí)驗室二期，創(chuàng )新使用10層復雜結構，將巖石產(chǎn)生的水和氡氣屏蔽在實(shí)驗室之外，所有設備、材料均特殊定制，做到輻射最低，以保障未來(lái)科學(xué)實(shí)驗的精度。實(shí)驗室所用的建筑材料、實(shí)驗器材等全部定制生產(chǎn)，每批次材料均需進(jìn)行低本底輻射檢測，在探測器核心區，要求放射性核素含量小于10微貝克（每秒有一個(gè)原子發(fā)生衰變時(shí)，其放射性活度即為1貝克）每公斤的超純材料，非核心區材料也要求小于每公斤1毫貝克。

大國重器的建造離不開(kāi)“大國脊梁”，在地下2400米，聚集著(zhù)中國極深地下科研和建設的國家隊，他們向極限挑戰，建設世界最“純凈”實(shí)驗室，眾志成城打造出這座“國之重器”。

中國錦屏地下實(shí)驗室示意圖

開(kāi)放共享，打造全球深地科學(xué)研究“圣地”

中國錦屏地下實(shí)驗室成立之初，清華大學(xué)CDEX實(shí)驗團隊和上海交通大學(xué)PandaX實(shí)驗團隊入駐錦屏地下實(shí)驗室，主要開(kāi)展暗物質(zhì)探測方面的研究。

2400米深處的錦屏地下實(shí)驗室，猶如探索宇宙星空的“發(fā)現之門(mén)”，科學(xué)家們在這里取得了一系列喜人的成果，助力我國暗物質(zhì)研究實(shí)現了從“跟跑”、“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越，推動(dòng)了我國相關(guān)基礎前沿領(lǐng)域迅速發(fā)展。2020年12月，中核集團中國原子能科學(xué)研究院和中科院近代物理研究所在這建成世界最強流深地核天體物理加速器，并成功出束?？蒲袌F隊對“圣杯”反應（直接影響恒星演化進(jìn)程的12C(α,γ)16O核反應，被譽(yù)為核天體物理研究領(lǐng)域的“圣杯”反應。）等進(jìn)行直接測量，靈敏度、統計精度、曝光量、能量范圍均為國際最高水平。

與此同時(shí)，越來(lái)越多的頂尖科研團隊也相繼入駐，形成了多學(xué)科交叉的前沿實(shí)驗平臺，實(shí)驗組研究方向愈加豐富，新的研究成果捷報連連，吸引著(zhù)更多科研需求。

2024年，中國錦屏地下實(shí)驗室二期將建成投入運行，將成為具備極低氡氣濃度、極低環(huán)境輻射、超低宇宙線(xiàn)通量、超潔凈空間等優(yōu)勢的國際一流深地實(shí)驗室。

未來(lái)，中國錦屏地下實(shí)驗室將持續吸引國內外頂級科學(xué)團隊入駐，形成暗物質(zhì)探測、核天體物理、生命科學(xué)、巖石力學(xué)等多學(xué)科交叉的世界級開(kāi)放共享實(shí)驗平臺，成為全球深地科學(xué)研究的“圣地”。

清華大學(xué)CDEX團隊在中國錦屏地下實(shí)驗室進(jìn)行研究

中國深度，央企擔當。當建設科技強國的時(shí)代召喚與個(gè)人價(jià)值在錦屏山地下2400米深處匯聚，一曲擊鼓催征、奮楫揚帆的壯美詩(shī)歌激越奏響。

中國錦屏地下實(shí)驗室的建設者們滿(mǎn)懷豪情，投身支持國家基礎科學(xué)研究的偉大事業(yè)，在人類(lèi)科學(xué)史上，中國人注定將留下濃墨重彩的一筆。

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