中国科学家地下2400米追逐幽灵粒子 每秒数十亿次穿透人体 暗物质之谜 (中国科学家地下700米抓鬼是真的吗)

科技资讯 2024-11-24 06:50:31 浏览
实验

国际科学界对暗物质的探索竞争空前激烈,而中国科学家的研究有望引领世界。占整个宇宙27%的神秘物质被称为暗物质,是解开宇宙奥秘的关键。

在埋深2400米的四川省凉山州锦屏山隧道中,全球暗物质研究领域的杰出代表刘江来和他的暗物质实验团队,正在用4吨级液氙探测器,织起一张细密的网,捕捉那些会隐身术的暗物质粒子。

刘江来是上海交通大学李政道研究所副所长、PandaX暗物质实验室首席科学家、江门中微子实验标定负责人。近日,他在接受《每日经济新闻》记者专访时,介绍了中国在暗物质探测领域的最新进展。他表示,暗物质的发现将对基础科学产生深远影响,有助于解释宇宙成长、星系存在等问题

PandaX:四川的“大熊猫”

宇宙

多次刷新国际暗物质探测的精度和灵敏度,在四川捕捉未知的暗物质,和熊猫一样难得的PandaX由此得名。2018年新一代实验的工程建设期,实验室里的科学家刘江来首先要做好一个基建包工头。那段日子,他频频来往于学校和锦屏之间,和施工单位斡旋,踩过很多坑。

PandaX的入地方式是直接观测。由于暗物质粒子与普通粒子碰撞发出的信号极为微弱,要想听到这样的信号,必须将探测器放在一个非常安静的地方。越往地下,宇宙射线的干扰就越少,越有机会守株待兔。

悟空:遨游太空的暗物质探测器

除了直接观测,上天是探测暗物质的空间间接探测。悟空是我国第一颗暗物质粒子探测卫星,遨游太空试图拨开暗物质的乌云。

国际科研团队贴身竞争

探测暗物质是解开宇宙奥秘的一把钥匙,国际科研团队贴身竞争,都希望能率先发现新成果。

在2400米深处的暗物质实验室

NBD:在埋深2400米的隧道中搭建一个暗物质观测实验室,听起来不可思议。是怎么做到的?

刘江来:我们说的埋深2400米,不是往地下钻2400米的洞,其实是水平进入的隧道。锦屏山隧道是雅砻江流域水电开发有限公司为了建设水电工程,建造的一条穿山隧道。由于锦屏山很高,隧道的中间位置朝上看,岩石距离山顶达到2400米。

事实上,深地实验一直是科学研究的绝佳实验室,在极深的地下做研究,能屏蔽掉地表的各种宇宙射线干扰。2009年,清华大学与雅砻江公司采用校企合作模式共建的锦屏地下实验室一期建成投运,填补了我国深地实验室的空白。而首批入驻的清华大学CDEX实验组和上海交通大学PandaX实验组填补了我国暗物质研究的空白。

我们把氙冷却到零下100度,做成探测器来捕捉暗物质的碰撞。自2009年起,PandaX实验组已建设三代暗物质探测器,从120公斤到580公斤,现在的是4吨级的探测器。多次刷新国际暗物质探测的精度和灵敏度,与国际上规模更大、经验更丰富的研究团队同台竞技,成果交互领先。

十多年来,锦屏山地下实验室的条件也越来越好,目前已经成为国家重大科技基础设施平台,支撑着中国很多科研团队在这里开展工作,成为一个交叉学科的研究场所。比如华西医学院的研究团队把癌细胞放在那,观测其生长速度的变化。(据四川观察报道,华西医院深地医学研究中心研究员吴江称,肿瘤细胞放到地下以后,生长会变慢。给它放入一些化疗的药物,它有增敏的现象,更有利于杀伤这个肿瘤细胞。记者注。)

暗物质探测的国际竞争

NBD:暗物质探测的国际竞争目前处于什么态势?

刘江来:非常激烈。2016年我们和美国科研团队在同一天发布研究结果,2017年同意大利团队的结果发在同一期的期刊上。今年我们比意大利团队早两三个星期投稿,但11月,又发在同一个期刊的同一期上。

2014年,锦屏地下实验室开始规划建设二期项目,建设周期很长,一直到2023年底才结束。基建工程必定会影响到实验进度,而美国、欧洲和中国在暗物质研究方面,已逐渐形成激烈竞争的态势。

当时我们的实验升级装置已经箭在弦上,为了跟国际上其他团队竞争,必须尽快投入运行。我们跟实验室管委会申请,争取在整体大设施建设的同时,让我们的小实验室同步运行。后来,我们得到很大支持,可以说是在工地上搭建了一个简易的、相对封闭的空间用于实验运行,当然也是一个洁净的空间。

展望

研究

中国暗物质探测研究领域未来可期。随着锦屏地下实验室二期建设的完成,以及悟空卫星的持续运行,中国科学家有望在暗物质探测领域取得重大突破,引领世界。暗物质的发现将对基础科学产生深远影响,有助于解释宇宙成长、星系存在等问题。

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