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探秘于地下2400米!人类将从“世界最深处”获得什么?

2019-09-05 点击:1544

科技日报记者盛丽

7月20日,清华大学作为独立法人实体开展的第一个国家重大科技基础设施在四川省雅River江金坪山隧道启动。中国第一个也是最深的地下实验室,由清华大学和雅River江流域水电开发有限公司建造.“中国金平地下实验室”进入加速建设的新阶段。

中国锦屏地下实验室位于金屏山隧道入口处

从2010年底开始,“中国金平地下实验室”第一期工程竣工投入使用,成为中国第一个地下实验室,也是世界上最深的地下实验室。国家科学和技术基础设施实验室的第二阶段将用于揭开谜团,这个实验室拥有最深的岩石覆盖范围,最小的宇宙通量和最大的可用空间。 “科技日报”记者近日接受了采访。

“三大方向”旨在超越粒子物理标准模型的新理论

粒子物理学是研究物质结构最小单元及其相互作用规律的前沿学科。尽管粒子物理学的标准模型已经成功地描述了各种粒子物理实验现象,但标准模型并不是粒子物理学的终点,并且在新理论中仍然存在许多需要回答的主要问题,这些问题超出了标准。模型。这些主要问题包括暗物质,无中微子双β衰变和核天体物理学:

首先,在粒子物理标准模型之外的物理学中,暗物质实验研究是一个热门话题,它也是粒子物理学,宇宙学,天体物理学等许多学科的前沿研究课题。

主要国际地下实验室参数比较

其次,中微子目前是人类发现近几十年与粒子物理研究不一致的前沿热点。 2002年和2015年诺贝尔物理学奖均授予中微子相关研究。中微子双β衰变的实验与粒子超过标准模型预测的基本问题有关,例如轻子数的守恒,以及探索一系列重要的基本问题,如中微子自身的抗粒子和质量中微子中微子研究的发展是人类突破标准模型,验证或建立新物理模型的机会。中微子双β衰变实验是中微子物理研究中国际上重要的热点前沿实验研究。

此外,核天体物理学一直是物理学研究的前沿和热点。关于元素的起源和恒星的演化还有许多问题需要解决。带电粒子热核反应的有效能量区域(Gamow能量窗口)反应截面的测量是前沿物理实验的研究课题之一。

件。因此,构建非常深的地下超低辐射背景正面物理实验设施对于这种前沿物理实验的发展非常重要。

CJPL第一阶段辐射屏蔽室由聚乙烯构成

CJPL一期聚乙烯室中的CDEX暗物质直接检测实验装置

通过构建一个非常深的地下低辐射背景正面物理实验设施,它将降低边境物理实验的辐射背景水平,是进行前沿实验的必要措施,如直接探测暗物质,无中微子双重β衰变实验和核天体物理学。它可以提高中国科学家在微观世界中的探索能力和自然的基本规律。中国科学家率先实现原创性突破,形成重要的国家科技创新平台,具有重要意义。

在这种情况下,各种基本前沿领域的罕见案例检测实验都面临着新的机制,新方法和新技术,并开发了极低辐射背景屏蔽和测量的新方法和新技术。同时,它提供了一个开放共享,极深的地下和极低辐射背景实验平台,用于直接探测国内外中国和世界的暗物质,没有中微子双β衰变实验和核天体物理实验,并在中国推广粒子物理和核。物理学领域的主要基础前沿研究已率先取得重大突破。

CJPL第一阶段液氦暗物质直接检测试验PANDAX

CJPL第一期锦屏中微子实验原型装置

第一组CJPL第一阶段非常低背景伽马光谱仪GeTHU-I

CJPL第一阶段,第二套极低背景伽马能谱仪GeTHU-II

多层次近零“宇宙射线探测”

根据规划,“极深地下低辐射背景正面物理实验设施”的具体建设内容包括:地下实验室综合运维平台建设,极深地下低辐射背景辐射屏蔽平台,极深地下极低的底层分析测试平台等作为国家重大科技基础设施,其各种平台将发挥什么样的科研作用?

在深层地下实验综合运行维护支撑平台,2014年,清华大学与雅River江流域水电开发有限公司签订协议,共同建设“中国金平地下实验室”二期工程。在中国锦屏地下实验室。第二阶段建成的第四个14m×14m×130m主要实验洞穴,以及超过30万立方米空间的极深地下实验空间建筑空间可用于建设深层地下实验综合运营维护支撑平台,可以提供前沿物理实验。宇宙射线通量小于每平方米每年100。它也是目前世界上运行的地下实验室中最低的宇宙射线辐射背景环境,以及极低的铯含量辐射背景环境。

CJPL第二阶段空间布局

开发极低辐射背景屏蔽的新方法和新技术,构建一个非常深的地下极低辐射背景屏蔽平台,将在一个非常深的地下空间构建一个大型液氮低温屏蔽装置,在核心区域液氮屏蔽装置辐射背景小于10-6cpkkd

http://www.whgcjx.com/bdsvZenun/01u.html

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