“天高地迥，覺(jué)宇宙之無(wú)窮；興今悲來(lái)，識(shí)盈虛之有數(shù)?！庇钪嬖谑廊说难壑惺且粋€(gè)永恒的存在，既籠罩著神秘的色彩，又使人感到好奇和向往。
主導(dǎo)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(cè)暗物質(zhì)對(duì)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(rèn)識(shí)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。
(資料圖片)
在這個(gè)由清華大學(xué)與國(guó)投集團(tuán)雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng)：國(guó)投集團(tuán)雅礱江公司）合作共建運(yùn)行的世界最深地下實(shí)驗(yàn)室——中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室中，科學(xué)家們?cè)谶@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(guó)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(rèn)識(shí)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(yàn)提供最“純凈”的環(huán)境。在中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室建成之前，深地實(shí)驗(yàn)室是歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的專(zhuān)利。
中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)，從本世紀(jì)初開(kāi)始。世紀(jì)之初，國(guó)投集團(tuán)雅礱江公司將錦屏大河灣截彎取直，建設(shè)兩座世界級(jí)水電站。2008年8月8日，北京奧運(yùn)會(huì)開(kāi)幕當(dāng)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(shí)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(shè)過(guò)程中多次遭遇大流量突涌水，遭遇較大規(guī)模巖爆1200多次，被國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家稱(chēng)為地下工程施工中的“癌癥”。在此基礎(chǔ)上擴(kuò)挖建設(shè)實(shí)驗(yàn)室，稍有不慎，會(huì)再次引發(fā)巖爆、塌方，對(duì)原有隧洞造成巨大破壞，甚至對(duì)錦屏水電工程建設(shè)造成極大影響。
面對(duì)種種風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)，國(guó)投集團(tuán)毅然決定支持國(guó)家基礎(chǔ)科研，由雅礱江公司與清華大學(xué)共建錦屏實(shí)驗(yàn)室。通過(guò)科學(xué)論證解決安全風(fēng)險(xiǎn)，僅用一年半時(shí)間就完成了實(shí)驗(yàn)室建設(shè)。2010年12月，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室建成投運(yùn)，成為我國(guó)首個(gè)、也是世界最深的地下實(shí)驗(yàn)室。
2014年，清華大學(xué)與國(guó)投集團(tuán)雅礱江公司規(guī)劃建設(shè)更大空間，能容納更多實(shí)驗(yàn)組的實(shí)驗(yàn)室二期項(xiàng)目，將地下可用實(shí)驗(yàn)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(chǔ)上，提出建設(shè)“極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施”（簡(jiǎn)稱(chēng)“錦屏大設(shè)施”）項(xiàng)目。該項(xiàng)目最終獲得國(guó)家正式批復(fù)，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(chǔ)設(shè)施，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室為中國(guó)深地基礎(chǔ)科學(xué)研究提供了重要平臺(tái)，成為一項(xiàng)新的國(guó)之重器。
錦屏山隧道入口
攻克“地下2400米”極限挑戰(zhàn)，建設(shè)最“純凈”的實(shí)驗(yàn)室
在地下2400米的地方“仰望星空”，是因?yàn)榈叵聦?shí)驗(yàn)環(huán)境能降低宇宙線(xiàn)對(duì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的干擾，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的實(shí)驗(yàn)研究，除控制宇宙線(xiàn)通量外，還需要嚴(yán)格控制“環(huán)境本底”，讓實(shí)驗(yàn)處于“純凈”的環(huán)境中。
在這大山深處，隧洞之中，想要建設(shè)最“純凈”的實(shí)驗(yàn)室絕非易事。深地環(huán)境本身氡氣含量偏高，富集效應(yīng)會(huì)進(jìn)一步增大氡氣濃度，對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生干擾。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室建設(shè)所需的鋼筋、水泥、骨料，以及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備等都需要滿(mǎn)足低本底要求，降低對(duì)實(shí)驗(yàn)的干擾。
成功的路上困難重重、滿(mǎn)是荊棘。錦屏大設(shè)施工程建設(shè)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有先例，沒(méi)有任何借鑒的工法和標(biāo)準(zhǔn)，只能在實(shí)踐中不斷探索。深地環(huán)境對(duì)科研是優(yōu)勢(shì)，對(duì)工程建設(shè)卻是巨大的挑戰(zhàn)：空間有限、洞室縱橫、環(huán)境復(fù)雜，極大增加了工程建設(shè)的難度。錦屏大設(shè)施對(duì)工程質(zhì)量要求嚴(yán)苛，也對(duì)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(shè)計(jì)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(yàn)室低本底輻射值、氡氣抑制、表面潔凈的基礎(chǔ)上綜合考慮防水措施，做到防排結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)，實(shí)驗(yàn)空間耐久適用，突破該項(xiàng)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(shè)者們殫精竭慮、攻堅(jiān)克難，極力破解著“挑剔”的建筑材料、設(shè)備、工藝、質(zhì)量等方面的諸多難題。中建集團(tuán)正在施工實(shí)驗(yàn)室二期，創(chuàng)新使用10層復(fù)雜結(jié)構(gòu)，將巖石產(chǎn)生的水和氡氣屏蔽在實(shí)驗(yàn)室之外，所有設(shè)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(yàn)的精度。實(shí)驗(yàn)室所用的建筑材料、實(shí)驗(yàn)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(cè)，在探測(cè)器核心區(qū)，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(qū)材料也要求小于每公斤1毫貝克。
大國(guó)重器的建造離不開(kāi)“大國(guó)脊梁”，在地下2400米，聚集著中國(guó)極深地下科研和建設(shè)的國(guó)家隊(duì)，他們向極限挑戰(zhàn)，建設(shè)世界最“純凈”實(shí)驗(yàn)室，眾志成城打造出這座“國(guó)之重器”。
中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室示意圖
開(kāi)放共享，打造全球深地科學(xué)研究“圣地”
中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室成立之初，清華大學(xué)CDEX實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)和上海交通大學(xué)PandaX實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)入駐錦屏地下實(shí)驗(yàn)室，主要開(kāi)展暗物質(zhì)探測(cè)方面的研究。
2400米深處的錦屏地下實(shí)驗(yàn)室，猶如探索宇宙星空的“發(fā)現(xiàn)之門(mén)”，科學(xué)家們?cè)谶@里取得了一系列喜人的成果，助力我國(guó)暗物質(zhì)研究實(shí)現(xiàn)了從“跟跑”、“并跑”到“領(lǐng)跑”的跨越，推動(dòng)了我國(guó)相關(guān)基礎(chǔ)前沿領(lǐng)域迅速發(fā)展。2020年12月，中核集團(tuán)中國(guó)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(qiáng)流深地核天體物理加速器，并成功出束?？蒲袌F(tuán)隊(duì)對(duì)“圣杯”反應(yīng)（直接影響恒星演化進(jìn)程的12C(α,γ)16O核反應(yīng)，被譽(yù)為核天體物理研究領(lǐng)域的“圣杯”反應(yīng)。）等進(jìn)行直接測(cè)量，靈敏度、統(tǒng)計(jì)精度、曝光量、能量范圍均為國(guó)際最高水平。
與此同時(shí)，越來(lái)越多的頂尖科研團(tuán)隊(duì)也相繼入駐，形成了多學(xué)科交叉的前沿實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)組研究方向愈加豐富，新的研究成果捷報(bào)連連，吸引著更多科研需求。
2024年，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期將建成投入運(yùn)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(shì)的國(guó)際一流深地實(shí)驗(yàn)室。
未來(lái)，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室將持續(xù)吸引國(guó)內(nèi)外頂級(jí)科學(xué)團(tuán)隊(duì)入駐，形成暗物質(zhì)探測(cè)、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(jí)開(kāi)放共享實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，成為全球深地科學(xué)研究的“圣地”。
清華大學(xué)CDEX團(tuán)隊(duì)在中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究
中國(guó)深度，央企擔(dān)當(dāng)。當(dāng)建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)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(yáng)帆的壯美詩(shī)歌激越奏響。
中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)者們滿(mǎn)懷豪情，投身支持國(guó)家基礎(chǔ)科學(xué)研究的偉大事業(yè)，在人類(lèi)科學(xué)史上，中國(guó)人注定將留下濃墨重彩的一筆。
關(guān)鍵詞： 清華大學(xué) 科學(xué)實(shí)驗(yàn)
