中国首个极深地下实验室扩建 垂直岩石覆盖2400米

图为中国锦屏地下实验室所在地地貌和实验室内部设施。

清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司今日在成都签署共同建设中国锦屏地下实验室二期的合作协议。这标志着我国第一个极深地下实验室的扩建工作正式启动。

据悉，中国锦屏地下实验室二期工程将包括4组共8个实验室及其辅助设施，预计将于2015年底完成土建工作，总容积将从目前的4000立方米扩容到12万立方米，能够容纳更多的深地科学领域实验项目同时开展，建成后将有望逐步发展成为国家级的面向世界开放的基础研究平台。

中国锦屏地下实验室是目前世界上最深的地下实验室，垂直岩石覆盖达2400米。在这样的极深地下实验室里，高能量的宇宙线能够被尽可能地屏蔽，为暗物质探测等重大基础性前沿课题研究提供尽量“干净”的辐射环境。经过测量发现，锦屏地下实验室周围的岩石纯度非常高，这是一个“干净”的地下实验室所必须具备的另一项重要指标。

2010年12月，一则《世界最深地下实验室在我国投入使用，我国科学家启程探寻暗物质》的消息引发全世界的关注。这意味着我国在锦屏拥有了首个极深地下实验室，也拥有了当前世界最深的地下实验室，无论是开展暗物质的探寻还是开展其他需要极“纯净”环境的高精尖实验，我国都拥有了最好的环境。

“中国锦屏地下实验室要扩建了！将从4000立方米扩容到12万立方米！”8月1日，清华大学与雅砻江流域水电开发有限公司在成都签署共同建设“中国锦屏地下实验室”二期工程的合作协议，正式决定启动中国锦屏地下实验室二期工程，再次令世界瞩目。

这里是世界上最“干净”的地下实验室

在二滩水电站17公里长的锦屏隧洞内，中国首个极深地下实验室就建在这里。这是世界最深的地下实验室，也是世界上最“干净”的地下实验室。

所谓最“干净”，是指辐射最少、杂质最少。清华大学工程物理系教授李元景告诉记者，世界上最难挡住的就是宇宙射线，要打造一个最理想的实验环境，就要尽量遮蔽住宇宙射线，而用岩石阻挡是好办法。锦屏隧洞最大埋深达2400米左右，实验室设立其中，就相当于将实验室设在地下2400多米深的地方，超过了加拿大的岩石覆盖厚度2000米的斯诺实验室，能将宇宙射线通量降到地面水平的约亿分之一。而为了让实验室变得更“干净”，工作人员还对环境进行了特殊的包装。实验室外层是1米厚的聚乙烯材料，用于阻拦和吸引中子；然后是20厘米厚的铅层，用于屏蔽外部的伽马射线；20厘米厚的含硼聚乙烯，用于吸收剩余的中子；10厘米厚的高纯无氧铜，用于阻挡铅材料及外部其他材料中的伽马射线。这些屏蔽设备几乎屏蔽掉了能够想到的一切辐射源。

地下实验室，尤其是极深地下实验室，是开展粒子物理学、天体物理学及宇宙学等领域中的暗物质探测、双β衰变、中微子振荡、质子衰变等重大基础性前沿课题的重要研究场所，是岩体力学、地球结构演化、生态学等学科开展相关实验研究所需的特殊环境，也是低放射性材料、环境核辐射污染检测的良好环境。

2012年，清华大学领导的CDEX实验组在锦屏地下实验室里获得了第一批宝贵的数据，并展开了数据分析。2013年，实验组的首个研究成果就发表在国际权威物理期刊《物理评论D》(Physical Review D)上，这是我国第一个自主开展暗物质实验研究的物理结果，更为可喜的是，该实验成果对低质量区暗物质粒子的探测灵敏度达到了国际一流水平，确立了CDEX实验组在国际暗物质探测领域内第一阵营的地位，这极大地提升了我国在暗物质这一重大基础前沿研究领域的研究水平和国际影响力。

面向世界开放的基础研究平台

据悉，中国锦屏地下实验室二期工程将包括4组共8个实验室及其辅助设施，总容积将达到12万立方米，能够容纳更多的深地科学领域实验项目同时开展，建成后将有望逐步发展成为国家级的面向世界开放的基础研究平台。

什么样的科研项目能够进入锦屏地下实验室？这是清华大学副校长、锦屏地下实验室主任程建平目前已经开始考虑的问题。

在程建平看来，首先必须是最重大、最前沿的研究课题，这是最为严格的判断标准；其次，研究项目所要求的实验空间也不能超出锦屏地下实验室的容纳限制。在此基础上，将由锦屏地下实验室的学术委员会负责评定，该学术委员会将由国内外的知名科学家组成。

在优先满足国内科学家的研究需求基础上，中国锦屏地下实验室也将面向世界开放，希望不断吸引国外的优秀科学家前来参与科研合作。这样一来，采用什么样的机制体制运行和管理实验室，成为实验室管委会需要探索和解决的问题。

“以前的国际合作多是我们到外国去，参与国外的科研项目。现在国外的科学家要到我们这里来，参与我们的研究工作，这就会使我们遇到一些新的问题。”程建平说，这不仅需要我们提供良好的实验室硬件条件，也需要我们建立好的实验室运行管理机制，使来自世界各地的科学家都能在这里充分自主地开展科学研究。