很難想象，我國(guó)在四川涼山錦屏水電站隧道中部地下2400米處，造了一個(gè)全球最深、最大的極深地下實(shí)驗(yàn)室。
以一層樓3米高來(lái)計(jì)算，那就是地下800層的深度！
2010年12月12日，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期投入使用。
2023年12月7日，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施工程完工，全球最深、最大的極深地下實(shí)驗(yàn)室正式投入科學(xué)運(yùn)行。
為什么實(shí)驗(yàn)室選在錦屏？
專家在全國(guó)各地考察了很久，最終鎖定在四川錦屏，因?yàn)檫@里的垂直巖石覆蓋厚度達(dá)2400米，山體能有效屏蔽99.999999%的宇宙射線，為實(shí)驗(yàn)室提供一個(gè)極其純凈的研究環(huán)境。
實(shí)驗(yàn)室上方有世界最大規(guī)模長(zhǎng)引水式水電站錦屏二級(jí)水電站，能提供充足的電能。
此外，水電站本身就有一條總長(zhǎng)17.5公里的隧道群，能極大程度提高實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)成本和效率，也方便后期工作人員的進(jìn)出和運(yùn)輸設(shè)備物資。
建造地下實(shí)驗(yàn)室遇到了哪些困難？
雖然有現(xiàn)成的隧道，但考慮到還需要在地下2400米單獨(dú)修建實(shí)驗(yàn)室，巖體承受的最大壓力超過(guò)113兆帕，相當(dāng)于11000多米的水壓力作用在巖石上，所以稍不注意就會(huì)引發(fā)巖爆塌方。
在施工過(guò)程中，確實(shí)也發(fā)了多次小型巖爆，其中最嚴(yán)重的一次極強(qiáng)巖爆，產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2.3級(jí)地震，當(dāng)時(shí)約有1000立方米的巖石出現(xiàn)塌方，不過(guò)好在最后都挺了過(guò)來(lái)。
另一大難點(diǎn)在于氡氣。
氡氣會(huì)影響精密儀器的測(cè)量精準(zhǔn)度，長(zhǎng)期沉積能讓儀器數(shù)據(jù)差異高達(dá)100%，不巧的是，錦屏山下方巖體會(huì)釋放氡氣。
為此，科研人員想了一個(gè)辦法，給實(shí)驗(yàn)室表面定制一套“防護(hù)服”，由10層材料組成，厚度約10公分，膨脹螺栓20多萬(wàn)個(gè)，錨桿5萬(wàn)多個(gè)，拼接縫5萬(wàn)多米。
這層特制防護(hù)服能屏蔽巖石產(chǎn)生的水和氡氣，其中氡氣抑制率高達(dá)99%。
早期，國(guó)內(nèi)沒(méi)有合適的深地實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件，大量來(lái)自清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國(guó)原子能科學(xué)研究院等高端人才，只能通過(guò)租賃其他國(guó)家的實(shí)驗(yàn)室做研究，但很多方面都受到限制，極大程度影響了科學(xué)研究。
我們迫切渴望能擁有一個(gè)屬于自己的深地實(shí)驗(yàn)室，值得慶幸的是，我們不僅成功了，還創(chuàng)造了多個(gè)“世界第一”。
錦屏深地實(shí)驗(yàn)室容積約33萬(wàn)立方米，是第二大的格蘭薩索實(shí)驗(yàn)室的1.8倍。
錦屏深地實(shí)驗(yàn)室位于地下2400米，宇宙射線通量只有地面的億分之一，是全球最深地下實(shí)驗(yàn)室。
目前，包括清華大學(xué)CDEX實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)和上海交大PandaX實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)，共有約10個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)入駐開(kāi)始了科學(xué)研究，主要研究?jī)?nèi)容包括暗物質(zhì)探測(cè)，其他研究包括中微子研究，核天體物理、深地醫(yī)學(xué)、深地巖石力學(xué)、微弱力測(cè)量等多個(gè)學(xué)科門類。
從實(shí)驗(yàn)室正式投入使用以來(lái)，中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)累計(jì)發(fā)布120多篇高質(zhì)量論文，獲得了多個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)，例如2022年自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，同時(shí)也培養(yǎng)出了一大批年輕杰出人才。
為什么要研究暗物質(zhì)？
宇宙遠(yuǎn)沒(méi)有我們想象中的這么簡(jiǎn)單，2025年最新研究數(shù)據(jù)，由原子、分子構(gòu)成的物質(zhì)，也就是宇宙中我們觀測(cè)到的“實(shí)物”，僅占宇宙總質(zhì)能的5%。
這就細(xì)思極恐了，言下之意，還有95%的“東西”我們沒(méi)有觀測(cè)到。
余下部分中，暗能量占比68%-74%，暗物質(zhì)占比26%-27%。
暗物質(zhì)是宇宙中的一種不可見(jiàn)的物質(zhì)，之所以被推測(cè)出來(lái)，是因?yàn)榇罅坑^測(cè)顯宇宙的質(zhì)量總和，其實(shí)是遠(yuǎn)低于總質(zhì)量的，所以被引入了暫時(shí)還不可見(jiàn)的“暗物質(zhì)”概念。
假設(shè)一個(gè)長(zhǎng)200米，寬200米，高200米的空間內(nèi)有一個(gè)人，肉眼看到后，測(cè)出這片空間內(nèi)的質(zhì)量是A。
但是空氣也有質(zhì)量，經(jīng)過(guò)精密計(jì)算后，得出這片空間所有物質(zhì)的質(zhì)量是A+X，那么X就是空氣的質(zhì)量，雖然肉眼看不見(jiàn)，但卻真實(shí)存在，由于我不是專業(yè)的，盡量通過(guò)比喻來(lái)表達(dá)。
研究暗物質(zhì)和暗能量，但凡有點(diǎn)新的發(fā)現(xiàn)，都將推翻以往大量研究成果，背后帶來(lái)的效果不是三言兩語(yǔ)能說(shuō)清楚的，沒(méi)準(zhǔn)能研發(fā)出新的武器，又或者研發(fā)出新的能量形式，目前這塊誰(shuí)也說(shuō)不準(zhǔn)，但誰(shuí)先研究肯定占據(jù)優(yōu)勢(shì)。
就像張三在研究今天中午吃什么菜的時(shí)候，李四已經(jīng)開(kāi)始研究空氣動(dòng)力學(xué)了，遙遙領(lǐng)先肯定是有必要的。
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