暗物质探测，隐藏在极深地下的超级工程！

以下文章来源于中国科协之声 ，作者中国科协之声

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由中国科协科学技术传播中心出品，中央广播电视总台影视剧纪录片中心等单位联合制作播出的系列科学纪录片《打开宇宙之门》近期在 CCTV-9 上映。

本片聚焦一系列我国自主研发的大科学装置，对我国重大科技基础设施进行了科学解读，展示了我国重大科技基础设施建设所取得的成就及这些超级装备所孕育的重要科研成果。

让我们一起来看看有哪些大科学装置吧！

你知道宇宙中的绝大部分物质是什么？世界上岩石覆盖最深、可用空间最大宇宙线通量最低、综合条件最好的深地研究平台长什么样？为什么探测研究暗物质要在地下实验室进行？

答案揭晓！

先来看视频：

以下部分文字介绍：

（阅读大约需要 2 分钟）

当我们讨论宇宙的组成时，我们会想到恒星、行星、星系，但是这些其实仅仅是宇宙的一小部分。科学研究发现，宇宙中绝大部分是我们尚未探测到的暗物质和暗能量。

暗物质，是理论上提出的可能存在于宇宙中的一种不可见的物质。它如同宇宙中的幽灵一般，看不见、摸不着，却在源源不断地为星系提供着引力。宇宙中人类已知的物质只占不到 5%，剩下的 95%，都是由未知的暗物质和暗能量组成。

清华大学工程物理系教授岳骞说：“国际上在讨论 21 世纪这个一百年，我们物理学最重要的科学问题是什么，大家通常会把什么是暗物质这个课题放在第一位。”

四川凉山彝族自治州，雅砻江河谷，2400 米的极深地下，隐藏着一项超级工程——中国锦屏地下实验室。

和科幻电影中的地下实验室一样，一支来自清华大学的科研团队，在这里进行着一项足以颠覆人类对世界和宇宙认知的神秘实验——暗物质探测。那么，为什么探测研究暗物质要在 2400 米深的地下实验室进行呢？

清华大学工程物理系助理研究员杨丽桃解答了这一问题：“暗物质的信号非常少，非常小。它的信号少，打一个比方，如果是一枚一块钱的硬币，那么它的面积大概就是一平方厘米，那么需要有 10 的 40 次方个暗物质粒子打到我的硬币上，才可能有一个暗物质的信号。信号数量非常少，你就需要把环境的干扰降到尽可能最低。如果我们在地面开展这类实验，会受到宇宙线很强的干扰。”

宇宙线是来自宇宙深处的高能粒子流及其在地球大气中产生的次级粒子。在地表，一个指甲盖大小的面积上，大约每分钟就有 1 个宇宙线穿过。2400 米厚的岩层，将实验室的宇宙线通量，屏蔽到只有地面的一亿分之一。杨丽桃说：“像暗物质，它可以很轻松地穿透地球，基本上没有阻挡，它很轻松地就可以到达地下实验室，被我的探测器捕获到。”

为了打造一个更加纯净的实验环境，科研人员们又给探测器穿上了层层盔甲。1 米厚的聚乙烯大门，20 厘米厚的铅块、铜块，层层屏蔽中子、伽马射线等辐射源。

暗物质信号除了极其少之外，还极其微弱。

“我们找暗物质，如同在一个人声鼎沸的足球场里面去找一根针掉落的声音，这要求我们的探测器要极其地灵敏。”杨丽桃介绍道。

清华大学自主研制的暗物质捕手高纯锗探测器是目前直接观测暗物质灵敏度最高的探测器之一。

岳骞说：“暗物质粒子从很远的地方飞过来，打到这个高纯锗晶体上面，相当于把锗晶体里面的那个锗核碰了一下，碰撞过程中，就把一小点能量交给了锗核。这个锗核，在锗的半导体结构里面也动了一下，动这一下，它会引起半导体里面产生一些电子空穴对，得到一些感应信号。”精心布局、万全准备，只为等待一次载入史册的碰撞！

锦屏地下实验室除了暗物质探测，还开展了中微子、核天体物理、深地医学等基础研究。

它是目前世界上岩石覆盖最深、可用空间最大、宇宙线通量最低、综合条件最好的深地研究平台。

一起来看第九集吧

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原标题：《暗物质探测，隐藏在极深地下的超级工程！》

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