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作為科學(xué)前沿?zé)狳c(diǎn),暗物質(zhì)吸引著世界上一批頂尖的科學(xué)家孜孜不倦地探索。在四川涼山彝族自治州雅礱江畔的大山中,有一個(gè)世界上埋深最大的實(shí)驗(yàn)室,科研人員在2400米的巖石之下,日夜不停地追尋暗物質(zhì)的痕跡。
清華大學(xué)在讀博士生 徐銳:這就是我每天上班要經(jīng)過的一個(gè)隧道,隧道全長大概17公里,里面比較暗,當(dāng)看到前面有一片燈光的時(shí)候,就到實(shí)驗(yàn)室了。
清華大學(xué)工程物理系博士生徐銳,博士三年級(jí)。現(xiàn)在在CDEX暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組做科研工作。因?yàn)樗綔y的暗物質(zhì)是一個(gè)非常稀有的信號(hào),需要一個(gè)更純凈的環(huán)境。在2400米深的地下,宇宙射線的通量可以減到地面上的千萬到億分之一的量級(jí)。現(xiàn)在工作就是努力把暗物質(zhì)存在的可能區(qū)間進(jìn)行縮小。
暗物質(zhì)是理論上提出的可能存在的一種“不可見”的物質(zhì),是宇宙物質(zhì)的主要組成部分。到目前為止,世界上還沒有人真正捕捉到它。
大家想象的可能是在2400米深的地下,需要坐電梯。其實(shí)并不是這樣的,實(shí)驗(yàn)室在一個(gè)隧道里面,上面的山體有2400米的巖石覆蓋,每天可以直接坐車進(jìn)去。
實(shí)驗(yàn)室房間的燈是長亮的,在里面做實(shí)驗(yàn),其實(shí)沒有白天黑夜,消失了時(shí)間的觀念。
要進(jìn)一步縮小暗物質(zhì)可能存在的區(qū)間,徐銳在等待一個(gè)關(guān)鍵的“秘密武器”。
凌晨5點(diǎn),北京首都機(jī)場。徐銳的老師田陽,攜帶“秘密武器”,飛往四川西昌。
清華大學(xué)工程物理系副研究員 田陽:應(yīng)該是凌晨三點(diǎn)多一點(diǎn)起床,這個(gè)航班有個(gè)特點(diǎn),到的時(shí)間比較早。中午吃完飯就直接下午進(jìn)實(shí)驗(yàn)室,這樣效率是最高的。
國際上競爭比較激烈,論文文章早一個(gè)月和晚一個(gè)月,可能原來是第一,一個(gè)月之后別人就超越了。調(diào)試探測器,都有一個(gè)周期,積累到足夠的數(shù)據(jù)量了,往往還需要半年左右的時(shí)間,其實(shí)就得只爭朝夕了。
落地四川西昌還需要開行2個(gè)小時(shí)山路
因?yàn)槲覀儞碛械奶綔y器,國際上也能夠用同類的技術(shù)。但是,我們做到了靈敏度更高,就能夠取得一些在成果上的突破。國家探測暗物質(zhì),從跟隨逐漸到并跑,逐漸到未來,爭取到領(lǐng)跑的狀態(tài)。
田陽老師新帶來了一塊電路板樣品,跟以前不一樣,新電路板樣品已經(jīng)升級(jí)成聚四氟乙烯的了。
清華大學(xué)工程物理系副研究員 田陽:這次過來就是急著把我們探測器的靈敏度再進(jìn)一步提升,預(yù)期還能再提升一個(gè)數(shù)量級(jí)。研發(fā)階段,探測器不確定性就越大。這時(shí)候,可能就需要連續(xù)地做一些調(diào)試工作。
清華大學(xué)在讀博士生 徐銳:我們實(shí)驗(yàn)中最核心的裝置,就是暗物質(zhì)探測器,大概一公斤重的圓柱體,我們在外面包裹了層層的屏蔽體。
徐銳負(fù)責(zé)給探測器換上“秘密武器”,新的電路板能降低探測器部件的輻射水平。手套箱里充滿氮?dú)猓梢宰畲笙薅缺Wo(hù)暗物質(zhì)探測器。
清華大學(xué)工程物理系副研究員 田陽:主要的要求是有一定的心理素質(zhì),手要穩(wěn),關(guān)鍵時(shí)刻,也不能猶豫。我們也會(huì)放手把操作交給學(xué)生來進(jìn)行。
清華大學(xué)在讀博士生 徐銳:一個(gè)高純鍺探測器價(jià)值不菲,手上像抱著一輛跑車一樣。剛開始碰到探測器的時(shí)候,還是很激動(dòng)。操作時(shí)間長了,心態(tài)也慢慢平靜下來,就像一個(gè)熟悉的朋友一樣。
探測器電路板更換完成
長時(shí)間在地下工作就像與世隔絕,不知外界春夏與冬秋,躲進(jìn)小樓成一統(tǒng)這種感覺。對外界的一些干擾也會(huì)像我們屏蔽掉輻射一樣,一起都屏蔽掉。我們可以看到底下有幾個(gè)信號(hào)燈在閃爍,每當(dāng)它閃爍一次的時(shí)候,就意味著探測器內(nèi)又采集到了一個(gè)新事例。非常期待,可能就是我們所苦苦追尋的那個(gè)暗物質(zhì)信號(hào)。
目前錦屏地下實(shí)驗(yàn)室二期正在建設(shè),預(yù)計(jì)于2024年建成并投入運(yùn)行,將成為世界最深、最大的地下實(shí)驗(yàn)室。
清華大學(xué)在讀博士生 徐銳:中國暗物質(zhì)探測實(shí)驗(yàn)起步是比較晚的,一開始甚至沒有自己的實(shí)驗(yàn)場地,百尺竿頭更進(jìn)一步,我們是站在了百尺竿頭。隨著錦屏設(shè)施的逐漸完善,可以說我們有世界上最好的實(shí)驗(yàn)基地。
清華大學(xué)工程物理系副研究員 田陽:通常我們比喻一期有點(diǎn)像一個(gè)套間,二期更像一個(gè)小區(qū),二期能夠容納的實(shí)驗(yàn)規(guī)模會(huì)很大。在深地科學(xué)領(lǐng)域,會(huì)給國家?guī)砀蟮捏@喜。
清華大學(xué)在讀博士生 徐銳:科研是需要坐冷板凳的功夫,我經(jīng)常開玩笑說在這個(gè)地下2400米,是最深最冷的板凳。如果把這個(gè)冷板凳坐好,在這里從事所熱愛的、追求的事業(yè)。冷板凳也不冷,我們的內(nèi)心其實(shí)是有熱情在的。
物理學(xué)的前進(jìn),是一個(gè)時(shí)間比較長的過程,比如引力波,(科學(xué)家提出理論假設(shè)后)上百年之后才能探測到。所以需要耐心等待,說不定哪一天,峰回路轉(zhuǎn)、柳暗花明,突然就會(huì)有一個(gè)全新的物理學(xué)大廈出現(xiàn)在我們面前。
點(diǎn)亮創(chuàng)新之燈 照亮科技強(qiáng)國之路
燈光長亮的實(shí)驗(yàn)室里沒有了時(shí)間的概念,但是信號(hào)燈的閃爍,是田陽和徐銳最為期待的瞬間。
正是這樣日復(fù)一日地探索,才有了中國科技領(lǐng)域一個(gè)又一個(gè)關(guān)鍵核心技術(shù)的突破,一代又一代科研人員對科學(xué)真理的不懈追求,就像一盞盞燈,照亮了我國的科技事業(yè)。通過三盞燈,來感受中國科技的力量。
第一盞燈,是拓展人類視野的瞭望之燈。“中國天眼”是目前世界上最大、最靈敏的單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。它的總面積有25萬平方米,相當(dāng)于30個(gè)足球場的大小。有科學(xué)家這樣比喻,如果用這樣一個(gè)500米口徑的“大鍋”來做飯的話,全世界每個(gè)人至少可以分到兩碗。投用以來,科學(xué)家已經(jīng)借助天眼發(fā)現(xiàn)了740多顆脈沖星。我國也在快速射電暴,這一繼引力波探測之后,天文學(xué)最重要的領(lǐng)域取得了一系列科研成果,在國際上從追趕實(shí)現(xiàn)了領(lǐng)跑。這盞瞭望之燈,拓展了人類觀察宇宙的視野,也成為中國科技自立自強(qiáng)的代表性工程。
第二盞燈,是挑戰(zhàn)世界屋脊的探索之燈。在海拔5200米的珠峰大本營。青藏高原的冰層下封鎖著千萬年來氣候變化的蛛絲馬跡,被科學(xué)界稱為“天然實(shí)驗(yàn)室”,也是無數(shù)科研人員向往的圣地。在去年的“巔峰使命”珠峰科考中,13名科考隊(duì)員頭頂探照燈,開啟了科考的“沖頂時(shí)刻”。最終在珠穆朗瑪峰北坡海拔8830米處,成功架設(shè)了世界上海拔最高的自動(dòng)氣象站。一場意外的氣流,是否因?yàn)橐恢缓葎?dòng)了翅膀?未來我們也許可以在這里找到答案。巍巍珠峰之上,感受世界的呼吸。這盞探索之燈,讓我們站得更高,看得更遠(yuǎn)。
第三盞燈,是加速科技創(chuàng)新的希望之燈。目前,我國布局建設(shè)了77個(gè)國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施,其中34個(gè)建成運(yùn)行,部分設(shè)施已經(jīng)邁入全球第一方陣。2022年,我國全社會(huì)研究與試驗(yàn)發(fā)展經(jīng)費(fèi)邁上3萬億元新臺(tái)階,連續(xù)七年保持兩位數(shù)增長。硬實(shí)力突破的同時(shí),軟實(shí)力也在增強(qiáng)。中國科技人才隊(duì)伍持續(xù)壯大,研發(fā)人員總量連續(xù)9年位居世界第一。經(jīng)過一代又一代中國科研人員的接力創(chuàng)新,相信未來會(huì)有萬盞希望之燈,照亮中國的科技強(qiáng)國之路。