捕捉最“弱”的光

　　這里是垂直巖石覆蓋厚度達2400米的“極深地下”！

　　這里是世界上最“黑”的房子！

　　在這個深藏于四川涼山彝族自治州，錦屏山交通隧道中部地下的“黑”房子里，伴隨著原子核信號放大后的微微閃光，科研人員在不間斷運行的儀器旁凝神尋找、捕捉。

　　這里，就是中國錦屏地下實驗室。

　　科研人員每時每刻的工作就是“找東西”。他們在找什么？

　　找宇宙中最“弱”的光——暗物質，一種一直沒有被“看見”，卻在物質起源和宇宙演化過程中具有重要地位的物質。

　　如果把宇宙全貌比作一片海洋，到目前為止，人類礙于有限的理解和觀察手段，還只是在探索這片“海洋”的一小部分。天文學的眾多觀測數(shù)據(jù)表明，暗物質約占整個宇宙物質質量的85%。但，它看不見、摸不著，幾乎不和任何物體發(fā)生作用。

　　為了捕捉到這神秘又“靦腆”的暗物質，21世紀以來，國際上相繼開展了20多個探測實驗。人們相信：誰先揭開它的面紗，誰就將促成人類對物質世界和宇宙認識的又一次重大飛躍。

　　當前，暗物質探測方法大體分為“上天”“入地”和“人造暗物質”三類：“上天”指間接探測實驗，為減少地球大氣層的干擾，通常在太空進行；“入地”指直接探測實驗，為減少宇宙線的干擾，通常在地下實驗室進行；“人造暗物質”指加速器實驗，即通過普通粒子的對撞來產生暗物質粒子，主要在歐洲核子中心的大型強子對撞機上進行。

　　中國錦屏地下實驗室開展的研究就屬于“入地”。

　　在這里，2400米的巖石隧道就像一個暗室，牢牢地把宇宙射線的噪聲擋住。與國際上其他地下實驗室相比，這里巖石覆蓋最深，宇宙線通量最小，可用空間最大，并且具備交通便捷、電力及水源充足的優(yōu)勢。

　　2010年12月12日，“中國錦屏地下實驗室”揭牌并投入使用，標志著中國擁有了世界一流的潔凈的低輻射研究平臺。隨后，清華大學牽頭的盤古計劃(CDEX)高純鍺暗物質實驗和上海交通大學牽頭的熊貓計劃(PandaX)液氙暗物質實驗項目入駐。

　　“類似于‘等暗物質自投羅網’。”清華大學工程物理系教授、CDEX暗物質實驗負責人岳騫介紹，在這個極度安靜的實驗室里，兩支團隊所放置的探測器中的靶粒子會和暗物質“相撞”，并從它們身上得到一點能量，而這個能量可以變成電離信號也可以變成熱振動信號，或是閃爍光信號。科學家們可以把暗物質粒子和普通物質相互作用后的各種參數(shù)都記錄下來，從中統(tǒng)計規(guī)律，再利用這些蛛絲馬跡一點點拼湊出暗物質的信息。

　　事實上，暗物質和普通物質相撞的概率極低。科學家們可不是守株待兔。

　　4000立方米的實驗室一期里，每一個實驗環(huán)節(jié)的精心設計，每一位科研人員的分秒必爭，都向著兩個目標奔赴——增效，千方百計提升暗物質的碰撞信號；降本，絞盡腦汁屏蔽背景的干擾信號。

　　成果接二連三。2013年，CDEX合作組發(fā)表了我國首個暗物質直接探測實驗結果。2014年，給出點電極高純鍺暗物質探測方面國際最靈敏實驗結果，這一結果利用相同探測技術，確定性地排除了美國CoGeNT實驗組給出的暗物質存在區(qū)域。近兩年，雖然在中國錦屏地下實驗室的國家重大科技基礎設施“極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施”還在緊鑼密鼓的建設過程中，但兩個實驗組持續(xù)取得新突破，在暗物質年度調制、暗光子、軸子等不同暗物質模型下給出了一系列國際先進成果，保持國際“并跑”。

　　眼下，正在建設的二期實驗空間將增加到30萬立方米。更多科研團隊正摩拳擦掌，等待進入擴建后的這個極深地下實驗空間。

　　暗黑世界，只為那一眼“看見”！在這條路上，每一點執(zhí)著堅持后的發(fā)現(xiàn)都將使人類對物質世界的認識更進一步，也必將在科學史上鐫刻下屬于中國科學家的一筆。

　　(本報記者 鄧暉)