来源：新民晚报·新民网
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| 上海交大和清华等单位将在四川锦屏山隧道里建造暗物质探测地下实验室 |
全球最深地下实验室明年将在四川建成，中国科学家试解21世纪最大谜团——
在地下2500米“捕捉”暗物质
本报记者 钱滢瓅 吕剑波
2年前，中国影星刘烨曾出演过美国影片《暗物质》，许多科学“粉丝”对宇宙中神秘的暗物质开始着迷。“看不见摸不着”的暗物质究竟是什么，成为21世纪最大的科学谜团。为了揭开暗物质神秘的面纱，全世界的科学家“各显神通”致力于“捕捉”暗物质，想将它“看”个明白。
中国也将加入探测者的行列。中国物理学界规模最大、综合性最强的学术盛会——中国物理学会2009年秋季学术会议上周末在上海交通大学举行。记者从会上获悉，明年，世界最深的地下实验室将在四川锦屏山建成。在2500米的地下，上海交通大学、清华大学等科研团队将分别开展实验，探测神秘的暗物质。
地下实验室在隧道里
在建设二滩水电站过程中，四川锦屏山底曾修建了18公里可以通行汽车的隧道，上面是2500多米厚的山体岩石。这些平常的隧道，在那些苦苦寻找实验环境的宇宙学研究者眼里，却成了“香饽饽”。
上海交大今年2月刚成立的粒子物理宇宙学研究所，就相中了锦屏山隧道作为地下实验室的建设地点。这里将成为研究所成立后首个实验的开展地，专门“搜捕”暗物质。目前这里是世界上最优越的探测暗物质的环境。
之所以称之为最优，据交大物理系主任、粒子物理宇宙学研究所所长季向东介绍，该实验室利用的是当地建水电站时修的地下隧道，在其侧面开挖长40米，宽、高各为6米的空间。因而与国外一些“脱胎”于矿井的地下实验室相比，使用更为便利，不必坐着电梯上上下下，乘坐汽车就能“入地”。而埋深2500米的隧道，更是难得，因为埋得越深，宇宙射线的干扰就越少。
今年年底，地下实验室基本结构将由二滩公司建成；明年，清华、交大将共同对实验室作内部装修，预计明年年底建成。
“地下工作”并无不适
交大粒子物理宇宙学研究所特别研究员倪凯旋是暗物质探测国际合作项目XENON的交大组负责人，也是该实验数据分析组组长。在去年的一年里，他曾在意大利著名的Gran Sasso实验室工作。Gran Sasso实验室建在地下1400米，也是基于地下隧道建造的，在全球的地下实验室中，空间是最大的。那里，有十几个大大小小的实验同时在进行，有探测暗物质的，也有探测中微子等的。
“从地面上开车大概20分钟，就能到达地下实验室。”倪凯旋还记得第一次“入地”的感觉。戴上安全帽、穿着硬底鞋，进入实验室，入眼是各种仪器设备。“那里四季恒温，冬暖夏凉，不需要用空调。唯一与地面实验室不同的是，那里没有窗户，刮风下雨丝毫感觉不到，进去久了也容易让人搞不清外界是白天还是黑夜。”
“地下工作”时间久了，人是否会有不适？“地下实验室的通风设备很好，丝毫不会感到气闷，人在下面呆个半天，不会有任何异样的感觉。”倪凯旋说，一旦仪器运行稳定后，他只需在地面上的办公室监控探测器运行即可，而地下实验室的所有数据也会传送至地面，因而，科研人员无需24小时“守”着探测器。
“捉拿”暗物质很不易
让不少人难以理解的是，暗物质在宇宙中，科学家为啥要“钻”到地下去探测呢？这是因为暗物质是种颇有“个性”的粒子，它质量很大，但作用力却微乎其微。
“每天可能有几万亿个暗物质穿过你的身体，但你却感受不到，这是因为暗物质的散射截面很小。”倪凯旋打了一个比方，就像一只足球能被球网挡住，但是一个小铁球就能穿网而过，就是因为它的截面比球网的网格小。
如何“网”住暗物质？科学家们也想了很多办法。
最初的办法是天文观测法，但是，却无法解答“暗物质是什么”。后来，人们又采取间接探测和直接探测的办法。前者，是探测暗物质相互碰撞产生的普通物质粒子信号，一般通过地面或太空望远镜探测；后者，则是用原子核与暗物质碰撞，探测碰撞产生的信号。而在地面上，因为宇宙射线众多，这些信号会对直接探测产生干扰，影响其鉴别能力。因此，地下实验室可以帮助探测器“挡”去干扰，让其“静心”工作。
两个实验组确认入驻
锦屏山的地下实验室是中国首个地下暗物质探测实验室。它建成后，为中国科学家挑战世界级科研难题提供舞台。
到目前为止，上海交大、清华两个实验组已确认将入驻地下实验室。两个实验组的探测方式并不相同。交大将使用液氙探测器在此开展暗物质的直接探测，清华将采用低温半导体开展探测。
至于探测到暗物质之后能派上什么用场，这对科研人员来说，仍是未知数。“粒子物理探求的是物质最深层次的奥秘，对未来的生活会发生怎样的影响，我们现在还不得而知。就像电被发明时，人们尚无法想象后来的电视、电脑。但无论如何，每一个科学发现都使人们对物质世界的认识更进一步，这是最了不起的事。”季向东说。
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