来源:央视新闻客户端 发布时间:2023/2/25 8:56:08
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-2400米!走进世界最深实验室,寻找宇宙最神秘的信号

 

作为科学前沿热点,暗物质吸引着世界上一批顶尖的科学家孜孜不倦地探索。在四川凉山彝族自治州雅砻江畔的大山中,有一个世界上埋深最大的实验室,科研人员在2400米的岩石之下,日夜不停地追寻暗物质的痕迹。

清华大学在读博士生 徐锐:这就是我每天上班要经过的一个隧道,隧道全长大概17公里,里面比较暗,当看到前面有一片灯光的时候,就到实验室了。

清华大学工程物理系博士生徐锐,博士三年级。现在在CDEX暗物质实验组做科研工作。因为所探测的暗物质是一个非常稀有的信号,需要一个更纯净的环境。在2400米深的地下,宇宙射线的通量可以减到地面上的千万到亿分之一的量级。现在工作就是努力把暗物质存在的可能区间进行缩小。

暗物质是理论上提出的可能存在的一种“不可见”的物质,是宇宙物质的主要组成部分。到目前为止,世界上还没有人真正捕捉到它。

大家想象的可能是在2400米深的地下,需要坐电梯。其实并不是这样的,实验室在一个隧道里面,上面的山体有2400米的岩石覆盖,每天可以直接坐车进去。

实验室房间的灯是长亮的,在里面做实验,其实没有白天黑夜,消失了时间的观念。

要进一步缩小暗物质可能存在的区间,徐锐在等待一个关键的“秘密武器”。

凌晨5点,北京首都机场。徐锐的老师田阳,携带“秘密武器”,飞往四川西昌。

清华大学工程物理系副研究员 田阳:应该是凌晨三点多一点起床,这个航班有个特点,到的时间比较早。中午吃完饭就直接下午进实验室,这样效率是最高的。

国际上竞争比较激烈,论文文章早一个月和晚一个月,可能原来是第一,一个月之后别人就超越了。调试探测器,都有一个周期,积累到足够的数据量了,往往还需要半年左右的时间,其实就得只争朝夕了。

落地四川西昌还需要开行2个小时山路

因为我们拥有的探测器,国际上也能够用同类的技术。但是,我们做到了灵敏度更高,就能够取得一些在成果上的突破。国家探测暗物质,从跟随逐渐到并跑,逐渐到未来,争取到领跑的状态。

田阳老师新带来了一块电路板样品,跟以前不一样,新电路板样品已经升级成聚四氟乙烯的了。

清华大学工程物理系副研究员 田阳:这次过来就是急着把我们探测器的灵敏度再进一步提升,预期还能再提升一个数量级。研发阶段,探测器不确定性就越大。这时候,可能就需要连续地做一些调试工作。

清华大学在读博士生 徐锐:我们实验中最核心的装置,就是暗物质探测器,大概一公斤重的圆柱体,我们在外面包裹了层层的屏蔽体。

徐锐负责给探测器换上“秘密武器”,新的电路板能降低探测器部件的辐射水平。手套箱里充满氮气,可以最大限度保护暗物质探测器。

清华大学工程物理系副研究员 田阳:主要的要求是有一定的心理素质,手要稳,关键时刻,也不能犹豫。我们也会放手把操作交给学生来进行。

清华大学在读博士生 徐锐:一个高纯锗探测器价值不菲,手上像抱着一辆跑车一样。刚开始碰到探测器的时候,还是很激动。操作时间长了,心态也慢慢平静下来,就像一个熟悉的朋友一样。

探测器电路板更换完成

长时间在地下工作就像与世隔绝,不知外界春夏与冬秋,躲进小楼成一统这种感觉。对外界的一些干扰也会像我们屏蔽掉辐射一样,一起都屏蔽掉。我们可以看到底下有几个信号灯在闪烁,每当它闪烁一次的时候,就意味着探测器内又采集到了一个新事例。非常期待,可能就是我们所苦苦追寻的那个暗物质信号。

目前锦屏地下实验室二期正在建设,预计于2024年建成并投入运行,将成为世界最深、最大的地下实验室。

清华大学在读博士生 徐锐:中国暗物质探测实验起步是比较晚的,一开始甚至没有自己的实验场地,百尺竿头更进一步,我们是站在了百尺竿头。随着锦屏设施的逐渐完善,可以说我们有世界上最好的实验基地。

清华大学工程物理系副研究员 田阳:通常我们比喻一期有点像一个套间,二期更像一个小区,二期能够容纳的实验规模会很大。在深地科学领域,会给国家带来更大的惊喜。

清华大学在读博士生 徐锐:科研是需要坐冷板凳的功夫,我经常开玩笑说在这个地下2400米,是最深最冷的板凳。如果把这个冷板凳坐好,在这里从事所热爱的、追求的事业。冷板凳也不冷,我们的内心其实是有热情在的。

物理学的前进,是一个时间比较长的过程,比如引力波,(科学家提出理论假设后)上百年之后才能探测到。所以需要耐心等待,说不定哪一天,峰回路转、柳暗花明,突然就会有一个全新的物理学大厦出现在我们面前。

点亮创新之灯 照亮科技强国之路

灯光长亮的实验室里没有了时间的概念,但是信号灯的闪烁,是田阳和徐锐最为期待的瞬间。

正是这样日复一日地探索,才有了中国科技领域一个又一个关键核心技术的突破,一代又一代科研人员对科学真理的不懈追求,就像一盏盏灯,照亮了我国的科技事业。通过三盏灯,来感受中国科技的力量。

第一盏灯,是拓展人类视野的瞭望之灯。“中国天眼”是目前世界上最大、最灵敏的单口径射电望远镜。它的总面积有25万平方米,相当于30个足球场的大小。有科学家这样比喻,如果用这样一个500米口径的“大锅”来做饭的话,全世界每个人至少可以分到两碗。投用以来,科学家已经借助天眼发现了740多颗脉冲星。我国也在快速射电暴,这一继引力波探测之后,天文学最重要的领域取得了一系列科研成果,在国际上从追赶实现了领跑。这盏瞭望之灯,拓展了人类观察宇宙的视野,也成为中国科技自立自强的代表性工程。

第二盏灯,是挑战世界屋脊的探索之灯。在海拔5200米的珠峰大本营。青藏高原的冰层下封锁着千万年来气候变化的蛛丝马迹,被科学界称为“天然实验室”,也是无数科研人员向往的圣地。在去年的“巅峰使命”珠峰科考中,13名科考队员头顶探照灯,开启了科考的“冲顶时刻”。最终在珠穆朗玛峰北坡海拔8830米处,成功架设了世界上海拔最高的自动气象站。一场意外的气流,是否因为一只蝴蝶扇动了翅膀?未来我们也许可以在这里找到答案。巍巍珠峰之上,感受世界的呼吸。这盏探索之灯,让我们站得更高,看得更远。

第三盏灯,是加速科技创新的希望之灯。目前,我国布局建设了77个国家重大科技基础设施,其中34个建成运行,部分设施已经迈入全球第一方阵。2022年,我国全社会研究与试验发展经费迈上3万亿元新台阶,连续七年保持两位数增长。硬实力突破的同时,软实力也在增强。中国科技人才队伍持续壮大,研发人员总量连续9年位居世界第一。经过一代又一代中国科研人员的接力创新,相信未来会有万盏希望之灯,照亮中国的科技强国之路。

 
 
 
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