今年春節(jié)是中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期于2023年12月交付使用后的第一個(gè)春節(jié)。正逢新春佳節(jié)，許多科研工作者仍然駐守于此。

　　和一般實(shí)驗(yàn)室不同，它位于四川省涼山彝族自治州錦屏山內(nèi)部，2400米埋深下，是世界最深、最大、最“純凈”的極深地下實(shí)驗(yàn)室。

　　“為了探尋暗物質(zhì)，我們?nèi)找共恍??！敝袊?guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室清華大學(xué)牽頭的CDEX暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組研究人員景明坤說(shuō)。

　　暗物質(zhì)是什么？

　　“我們對(duì)于宇宙中95%的東西還摸不著頭腦，暗物質(zhì)研究是人類(lèi)認(rèn)識(shí)和了解宇宙的新出發(fā)點(diǎn)?！鼻迦A大學(xué)工程物理系教授、CDEX暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組負(fù)責(zé)人、中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室物理科學(xué)部主任岳騫解釋?zhuān)滴镔|(zhì)指的是人類(lèi)肉眼看不到，且使用天文望遠(yuǎn)鏡和電磁學(xué)手段觀測(cè)都無(wú)法捕捉到的物質(zhì)。

　　盡管這道“微光”不知道何時(shí)才能出現(xiàn)，但當(dāng)前，暗物質(zhì)研究已經(jīng)成為粒子物理學(xué)、宇宙學(xué)、天文物理學(xué)等學(xué)科的前沿課題。

　　國(guó)投集團(tuán)雅礱江公司項(xiàng)目管理工程師李宏璧解釋?zhuān)椛湓谌藗兩畹沫h(huán)境中無(wú)處不在，“如果在日常環(huán)境中開(kāi)展暗物質(zhì)探測(cè)，難度不亞于在人聲鼎沸的足球場(chǎng)尋找一根繡花針落地的聲音”。想要直接探測(cè)到暗物質(zhì)，十分困難。

　　一座能阻擋宇宙射線(xiàn)和自然環(huán)境輻射的實(shí)驗(yàn)室，成為探測(cè)暗物質(zhì)的必要條件。

　　2008年，雅礱江公司為水電工程而建設(shè)的錦屏山隧道貫通。清華大學(xué)的科研人員從新聞中了解到，這一隧道長(zhǎng)17.5公里，上方被約2400米的大理巖所覆蓋，正是他們一直在尋找的絕佳科研場(chǎng)地。雙方一拍即合，同意在隧道里共建我國(guó)第一座地下實(shí)驗(yàn)室。

　　2010年12月，中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期建成投運(yùn)，其室內(nèi)宇宙射線(xiàn)通量?jī)H為地表的一億分之一，填補(bǔ)了我國(guó)深地實(shí)驗(yàn)室的空白。

　　多年來(lái)，在此進(jìn)行科研的清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、中國(guó)原子能科學(xué)研究院等科研團(tuán)隊(duì)不斷突破，取得了多項(xiàng)國(guó)際前沿的成果，他們對(duì)于空間的需求也越來(lái)越大。

　　2020年，由清華大學(xué)作為法人單位，雅礱江公司作為共建單位、基于中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期建設(shè)的“十三五”國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目“極深地下極低輻射本底前沿物理實(shí)驗(yàn)設(shè)施”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“錦屏大設(shè)施”)項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)，次年更是被列入國(guó)家“十四五”規(guī)劃。

　　深地條件雖然有利于探索前沿科技，但對(duì)工程建設(shè)卻是不小的挑戰(zhàn)。

　　李宏璧介紹，錦屏山巖體內(nèi)的地下水量大、滲透性強(qiáng)，各個(gè)洞室還分布著許多不規(guī)則的滲漏點(diǎn)。巖體自身與巖壁還會(huì)滲水，持續(xù)析出氡氣，“這是一種有較強(qiáng)放射性的氣體，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)裝置造成干擾”。

　　“防水抑氡”成為施工的大難題。

　　如今，走入錦屏大設(shè)施，11萬(wàn)平方米的洞室表面已經(jīng)被一層米黃色的特殊材料所覆蓋，像是覆上了一層光滑的乳膠，但仍保留了巖壁原先凹凸不平的觸感。

　　“凹凸排水板、土工膜、無(wú)紡布、噴涂速凝層……”中建三局錦屏大設(shè)施項(xiàng)目總工程師譚雷已經(jīng)能準(zhǔn)確復(fù)述實(shí)驗(yàn)室“墻壁”所使用到的特殊材料，“就像是在巖壁上鋪了一層薄薄的雞蛋殼”。

　　“防水抑氡”的目標(biāo)，被分解為洞壁上的三層結(jié)構(gòu)：防排水層、保護(hù)層和裝飾層。譚雷介紹，工程完成后，經(jīng)過(guò)測(cè)試，圍巖釋放的氡氣，有99%被隔絕在實(shí)驗(yàn)空間外。

　　譚雷表示，“雞蛋殼”與常規(guī)的隧道施工工藝十分不同，他們并沒(méi)有在洞壁的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次襯砌，使得原本可能會(huì)達(dá)到30-40厘米的結(jié)構(gòu)，減少到了10厘米。

　　之所以如此設(shè)計(jì)，是為了盡可能滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)設(shè)備對(duì)面積的需要。李宏璧表示，如今，錦屏大設(shè)施的實(shí)驗(yàn)空間相較于一期寬敞很多，有8個(gè)約1000平方米的實(shí)驗(yàn)空間，如果采用傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)施工，面積會(huì)小很多。

　　此外，實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)追求極致“純凈”的特殊環(huán)境，項(xiàng)目建設(shè)的各種材料，都需要滿(mǎn)足低本底輻射的要求，即環(huán)境中原本就存在的放射性物質(zhì)所產(chǎn)生的輻射應(yīng)處于較低水平。

　　以施工最常使用到的水泥為例，李宏璧告訴中青報(bào)·中青網(wǎng)記者，建設(shè)初期，因?yàn)闆](méi)有符合要求的水泥，整個(gè)項(xiàng)目停工待料了7個(gè)月，“雖然各式各樣的水泥都有，但施工前我們測(cè)試了市面上能買(mǎi)到的水泥，95%都不符合低本底輻射的要求”。

　　景明坤的工作臺(tái)上，擺滿(mǎn)了用圓形罐子裝著的建筑材料樣品，他負(fù)責(zé)對(duì)工程可能使用到的物質(zhì)進(jìn)行本底檢測(cè)，“周?chē)烊坏膸r石輻射本底已經(jīng)足夠低，因此我們要求，建筑材料至少低于周?chē)鷰r石輻射本底的三倍值”。

　　李宏璧介紹，為了讓水泥輻射對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響降到最低，雅礱江公司和清華大學(xué)與中建三局、水電五局等單位，聯(lián)合攻關(guān)各種技術(shù)難題，最終研發(fā)出一款符合實(shí)驗(yàn)室建設(shè)要求的水泥，“花了7個(gè)月時(shí)間，終于解決了這一問(wèn)題”。

　　但這并不是終點(diǎn)。李宏璧說(shuō)，水泥研發(fā)成功后，運(yùn)送來(lái)的每一車(chē)水泥成品，還是要經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛的檢測(cè)，只有確保水泥的放射性水平符合要求，才能使用。“合格率相當(dāng)高，200車(chē)水泥中大約會(huì)有1車(chē)不合格，且大多是運(yùn)輸環(huán)節(jié)的問(wèn)題，而不是研發(fā)、工藝環(huán)節(jié)的問(wèn)題?！?/p>

　　“螺螄殼里做道場(chǎng)”是這些實(shí)驗(yàn)室建設(shè)者們最大的感受。

　　李宏璧算了一個(gè)數(shù)：在錦屏大設(shè)施建設(shè)過(guò)程中，和水泥一樣，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)有著嚴(yán)苛要求的設(shè)備和建材，共有141項(xiàng)。

　　2015年畢業(yè)后，景明坤來(lái)到錦屏地下實(shí)驗(yàn)室。他深知探尋暗物質(zhì)的不易，由于暗物質(zhì)與普通物質(zhì)反應(yīng)率很低，目前的實(shí)驗(yàn)所使用的高純鍺探測(cè)器，一直等著暗物質(zhì)主動(dòng)來(lái)“撞”。“我們像是在‘守株待兔’。”景明坤說(shuō)。

　　岳騫教授表示，在十幾年的堅(jiān)持中，盡管他們沒(méi)有找到暗物質(zhì)，但正一步步靠近真相。

　　持續(xù)十多年的努力，終有成果。在錦屏地下實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們，于《物理評(píng)論快報(bào)》等物理學(xué)頂級(jí)期刊累計(jì)發(fā)表論文120多篇，其中多項(xiàng)物理成果國(guó)際領(lǐng)先。

　　對(duì)宇宙的探索，更不止于暗物質(zhì)。

　　錦屏地下實(shí)驗(yàn)室管理局副總工程師申滿(mǎn)斌介紹，錦屏大設(shè)施將形成33萬(wàn)立方米的洞室空間，在這里將打造包括暗物質(zhì)、粒子物理、核天體物理、深地醫(yī)學(xué)、深度巖石力學(xué)等在內(nèi)的多學(xué)科交叉的綜合研究平臺(tái)。

　　未來(lái)，越來(lái)越多的“追光者”，將在這里擁抱科學(xué)的無(wú)垠大海。

　　中青報(bào)·中青網(wǎng)見(jiàn)習(xí)記者 劉胤衡 記者 王鑫昕 來(lái)源：中國(guó)青年報(bào)