中國擴建世界最深地下實驗室 從4千立方擴容到12萬立方米

據《人民日報》8月2日報道，清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司8月1日在成都簽署共同建設中國錦屏地下實驗室二期的合作協議。這標誌着我國第一個極深地下實驗室的擴建工作正式啓動。

據悉，中國錦屏地下實驗室二期工程將包括4組共8個實驗室及其輔助設施，預計將於2015年底完成土建工作，總容積將從目前的4000立方米擴容到12萬立方米，能夠容納更多的深地科學領域實驗項目同時開展，建成後將有望逐步發展成為國家級的面向世界開放的基礎研究平台。

中國錦屏地下實驗室是目前世界上最深的地下實驗室，垂直岩石覆蓋達2400米。在這樣的極深地下實驗室裏，高能量的宇宙線能夠被儘可能地屏蔽，為暗物質探測等重大基礎性前沿課題研究提供儘量“乾淨”的輻射環境。經過測量發現，錦屏地下實驗室周圍的岩石純度非常高，這是一個“乾淨”的地下實驗室所必須具備的另一項重要指標。

2010年12月，一則《世界最深地下實驗室在我國投入使用，我國科學家啓程探尋暗物質》的消息引發全世界的關注。這意味着我國在錦屏擁有了首個極深地下實驗室，也擁有了當前世界最深的地下實驗室，無論是開展暗物質的探尋還是開展其他需要極“純淨”環境的高精尖實驗，我國都擁有了最好的環境。

“中國錦屏地下實驗室要擴建了！將從4000立方米擴容到12萬立方米！”8月1日，清華大學與雅礱江流域水電開發有限公司在成都簽署共同建設“中國錦屏地下實驗室”二期工程的合作協議，正式決定啓動中國錦屏地下實驗室二期工程，再次令世界矚目。

在二灘水電站17公里長的錦屏隧洞內，中國首個極深地下實驗室就建在這裏。這是世界最深的地下實驗室，也是世界上最“乾淨”的地下實驗室。

所謂最“乾淨”，是指輻射最少、雜質最少。清華大學工程物理系教授李元景告訴記者，世界上最難擋住的就是宇宙射線，要打造一個最理想的實驗環境，就要儘量遮蔽住宇宙射線，而用岩石阻擋是好辦法。錦屏隧洞最大埋深達2400米左右，實驗室設立其中，就相當於將實驗室設在地下2400多米深的地方，超過了加拿大的岩石覆蓋厚度2000米的斯諾實驗室，能將宇宙射線通量降到地面水平的約億分之一。而為了讓實驗室變得更“乾淨”，工作人員還對環境進行了特殊的包裝。實驗室外層是1米厚的聚乙烯材料，用於阻攔和吸引中子；然後是20釐米厚的鉛層，用於屏蔽外部的伽馬射線；20釐米厚的含硼聚乙烯，用於吸收剩餘的中子；10釐米厚的高純無氧銅，用於阻擋鉛材料及外部其他材料中的伽馬射線。這些屏蔽設備幾乎屏蔽掉了能夠想到的一切輻射源。

地下實驗室，尤其是極深地下實驗室，是開展粒子物理學、天體物理學及宇宙學等領域中的暗物質探測、雙β衰變、中微子振盪、質子衰變等重大基礎性前沿課題的重要研究場所，是巖體力學、地球結構演化、生態學等學科開展相關實驗研究所需的特殊環境，也是低放射性材料、環境核輻射污染檢測的良好環境。

2012年，清華大學領導的CDEX實驗組在錦屏地下實驗室裏獲得了第一批寶貴的數據，並展開了數據分析。2013年，實驗組的首個研究成果就發表在國際權威物理期刊《物理評論D》（Physical Review D）上，這是我國第一個自主開展暗物質實驗研究的物理結果，更為可喜的是，該實驗成果對低質量區暗物質粒子的探測靈敏度達到了國際一流水平，確立了CDEX實驗組在國際暗物質探測領域內第一陣營的地位，這極大地提升了我國在暗物質這一重大基礎前沿研究領域的研究水平和國際影響力。

據悉，中國錦屏地下實驗室二期工程將包括4組共8個實驗室及其輔助設施，總容積將達到12萬立方米，能夠容納更多的深地科學領域實驗項目同時開展，建成後將有望逐步發展成為國家級的面向世界開放的基礎研究平台。

什麼樣的科研項目能夠進入錦屏地下實驗室？這是清華大學副校長、錦屏地下實驗室主任程建平目前已經開始考慮的問題。

在程建平看來，首先必須是最重大、最前沿的研究課題，這是最為嚴格的判斷標準；其次，研究項目所要求的實驗空間也不能超出錦屏地下實驗室的容納限制。在此基礎上，將由錦屏地下實驗室的學術委員會負責評定，該學術委員會將由國內外的知名科學家組成。

在優先滿足國內科學家的研究需求基礎上，中國錦屏地下實驗室也將面向世界開放，希望不斷吸引國外的優秀科學家前來參與科研合作。這樣一來，採用什麼樣的機制體制運行和管理實驗室，成為實驗室管委會需要探索和解決的問題。

“以前的國際合作多是我們到外國去，參與國外的科研項目。現在國外的科學家要到我們這裏來，參與我們的研究工作，這就會使我們遇到一些新的問題。”程建平説，這不僅需要我們提供良好的實驗室硬件條件，也需要我們建立好的實驗室運行管理機制，使來自世界各地的科學家都能在這裏充分自主地開展科學研究。

圖為中國錦屏地下實驗室所在地地貌和實驗室內部設施