四川涼山的深山老林里,雅礱江奔騰咆哮,世界級(jí)的水正忙著發(fā)電。但你敢信嗎?就在這大壩底下的幾千米深處,藏著一個(gè)比科幻電影還科幻的地方。
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這里沒(méi)有陽(yáng)光,安靜得可怕,卻擠滿了來(lái)自全球的頂尖大佬。為什么他們放著繁華的大都市不待,非要鉆進(jìn)這暗無(wú)天日的深山肚子里?這幫科學(xué)家到底圖啥?
順手牽羊搞基建?讓歐美同行直呼內(nèi)行
我們先得聊這個(gè)實(shí)驗(yàn)室是怎么來(lái)的。
按照歐美國(guó)家的傳統(tǒng)套路,想搞一個(gè)深地實(shí)驗(yàn)室,那得專(zhuān)門(mén)選址、專(zhuān)門(mén)立項(xiàng)、專(zhuān)門(mén)挖洞。美國(guó)那個(gè)杜塞爾實(shí)驗(yàn)室,折騰了十幾年,錢(qián)花出去一大堆,到現(xiàn)在還卡在半路上,沒(méi)個(gè)準(zhǔn)信。
中國(guó)的路子,就靈活多了,甚至有點(diǎn)“野”。去年,修錦屏水電站的時(shí)候,為了引水發(fā)電,工程師們?cè)阱\屏山的山肚子里打通了長(zhǎng)達(dá)17.5公里的隧道群。
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這條隧道一打通,清華大學(xué)的教授們眼睛瞬間亮了。為啥?因?yàn)檫@個(gè)地方太完美了。
頭頂上是2400米厚的大理巖,這可是天然的“防彈衣”。宇宙射線這個(gè)玩意兒,在地面上那是鋪天蓋地,但想穿透這2400米的巖石?門(mén)兒都沒(méi)有。因此,這里的宇宙線磁場(chǎng),只有地表的一億分之一。
搞物理的教授立馬找到了搞水電的老總,兩撥人一碰頭,當(dāng)場(chǎng)就拍板:咱們干脆“順手牽羊”,利用這個(gè)現(xiàn)成的隧道,建一個(gè)實(shí)驗(yàn)室。
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結(jié)果就是,歐洲的格蘭薩索實(shí)驗(yàn)室,哼哧哼哧建了好多年才初見(jiàn)規(guī)模。而我們錦屏實(shí)驗(yàn)室的一期工程,只用了一年半,就全部搞定了。
大家都知道,科研競(jìng)爭(zhēng),那是有競(jìng)爭(zhēng)力爭(zhēng)分奪秒的。當(dāng)你還在慢悠悠挖土的時(shí)候,我已經(jīng)開(kāi)始出科研數(shù)據(jù)了,這就是差距。
咱們這種“工程賦能科研”的模式,直接刷新了全球深地基建的認(rèn)知。以前大家都覺(jué)得,深地實(shí)驗(yàn)室是高不可攀的奢侈品,只有燒很多錢(qián)才能搞成。現(xiàn)在看來(lái),只要基建能力夠強(qiáng),完全可以“搭便車(chē)”,花小錢(qián)辦大事。
在地心深處“守株待兔”,把輻射降到了極限
山洞挖好了,實(shí)驗(yàn)室也建起來(lái)了。那這幫科學(xué)家躲在2400米深的地底,到底在搗鼓啥?
他們核心任務(wù)就是一個(gè):抓住“暗物質(zhì)”。
這玩意兒,在物理學(xué)界就是個(gè)傳說(shuō)一樣的存在。一些科學(xué)家算來(lái)算去,覺(jué)得宇宙里85%的質(zhì)量都是它,但就是看不見(jiàn)、摸不著。
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想要抓住這個(gè)“幽靈”,就得找一個(gè)絕對(duì)安靜、絕對(duì)干凈的地方,安安靜靜待著,“守株待兔”,而錦屏實(shí)驗(yàn)室就是這個(gè)“兔子窩”。
不過(guò),雖然頭頂?shù)膸r石擋住了宇宙本身光線,但還不夠。為啥?巖石本身會(huì)釋放一種叫氡氣的東西,這玩意兒也是一種輻射源,會(huì)干擾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
為了把環(huán)境里的輻射降到最低,科研人員簡(jiǎn)直和犯了強(qiáng)迫癥差不多。實(shí)驗(yàn)室的墻壁,用特殊的防輻射材料,砌了一層又一層,把氡氣的抑制率做到了99%。
毫不夸張地說(shuō),里面的空氣,比醫(yī)院的手術(shù)室還干凈。
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那么都是些什么人在里面“抓幽靈”呢?在這里,主要有兩撥人在“賽跑”。
一撥是清華大學(xué)牽頭的CDEX實(shí)驗(yàn)組,一撥是清華大學(xué)牽頭的CDEX實(shí)驗(yàn)組,他們用的是高純鍺探測(cè)器。另一撥是上海交通大學(xué)牽頭的PandaX實(shí)驗(yàn)組,他們用的是液氙探測(cè)器。
我們重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)這個(gè)PandaX實(shí)驗(yàn)組,他們的設(shè)備,真的不一般。這個(gè)探測(cè)器里面,裝了好幾噸重的液氙。
工作原理也很簡(jiǎn)單:如果暗物質(zhì)碰撞到了液體原子,就會(huì)發(fā)出一個(gè)丁點(diǎn)閃光。科學(xué)家們要做的,就是死死盯著這個(gè)閃光,一旦發(fā)現(xiàn),就有可能抓住暗物質(zhì)的蹤跡。
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現(xiàn)在的戰(zhàn)況怎么樣了?雖然目前為止,全球尚未有人真正抓住暗物質(zhì)的“實(shí)錘”,但錦屏實(shí)驗(yàn)室,已經(jīng)把暗物質(zhì)可能存在的范圍,縮得非常非常小了。
其中,PandaX-4T實(shí)驗(yàn),是國(guó)際上第一個(gè)投入運(yùn)行的多噸級(jí)液氙探測(cè)實(shí)驗(yàn)。它比美國(guó)的LZ實(shí)驗(yàn)、歐洲的XENONnT實(shí)驗(yàn),啟動(dòng)得還要早一年多。
雖然沒(méi)有直接抓住那個(gè)“宇宙幽靈”,但它給出了國(guó)際上第一個(gè)實(shí)驗(yàn)上限。啥意思呢?就是告訴全世界:在這個(gè)范圍內(nèi),肯定沒(méi)有,去別處找吧。
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這在科學(xué)上,已經(jīng)是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)了,直接把人類(lèi)對(duì)暗物質(zhì)的認(rèn)知邊界,往前推了一大截。
燒錢(qián)是個(gè)無(wú)底洞?用單打獨(dú)斗,不如喊上全球科學(xué)家一起“拼單”
不過(guò),搞深地物理研究,有一個(gè)繞不開(kāi)的問(wèn)題——太燒錢(qián)了。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備要專(zhuān)門(mén)定制,實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要常年維護(hù),科研人才要高薪聘請(qǐng)。這就像是個(gè)無(wú)底洞,投進(jìn)去幾個(gè)億,可能連個(gè)響聲都聽(tīng)不到。
舉個(gè)實(shí)際例子,歐盟計(jì)劃在2026年到2030年,光是在深地物理研究上,就要投入50多億歐元。
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這么多錢(qián),哪怕是一個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家,單獨(dú)承擔(dān)起來(lái),也是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。而且,搞這種研究,周期特別長(zhǎng),平均要15到20年才能看到一點(diǎn)成果。
這就導(dǎo)致了一個(gè)很尷尬的局面:有錢(qián)的國(guó)家,像歐美,雖然投能,但效率低,皮多;沒(méi)錢(qián)的國(guó)家,像很多發(fā)展中國(guó)家,那是想都不敢想。
可錦屏實(shí)驗(yàn)室,卻打破了這個(gè)僵局。它是怎么做得到的??jī)蓚€(gè)字:開(kāi)放。
大家都有困難,與其自己?jiǎn)未颡?dú)斗、浪費(fèi)資源,不如打開(kāi)大門(mén),歡迎全世界的科學(xué)家,帶著他們的設(shè)備、帶著他們的智慧,一起來(lái)“拼單”搞研究。
現(xiàn)在的錦屏,已不再是中國(guó)科學(xué)家的獨(dú)角戲了,而是一個(gè)全球物理學(xué)界的“高端會(huì)所”。
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在PandaX合作組里,有超過(guò)40%的科研人員,都是來(lái)自國(guó)外的。還有來(lái)自美國(guó)、法國(guó)、西班牙等12個(gè)國(guó)家的科研機(jī)構(gòu),都跑來(lái)申請(qǐng)合作。
這種“專(zhuān)項(xiàng)資助+開(kāi)放共享”的模式,直接把錦屏的人氣給炒熱了。對(duì)于那些想搞科研但沒(méi)基建條件的國(guó)家來(lái)說(shuō),錦屏就是救命稻草。
比如說(shuō)印度和巴西,他們雖然也想搞,但自己挖洞太貴、技術(shù)太難。現(xiàn)在好了,依托錦屏的技術(shù)支持和合作機(jī)制,他們也能參與到最前沿的物理研究中來(lái)。
而且,錦屏實(shí)驗(yàn)室還搞了個(gè)“深地探測(cè)技術(shù)國(guó)際培訓(xùn)計(jì)劃”,每年專(zhuān)門(mén)為新興國(guó)家培養(yǎng)20多名科研人才。韓國(guó)、南非這些國(guó)家的年輕科學(xué)家,都在該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修過(guò)。
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這招其實(shí)很明。通過(guò)共享數(shù)據(jù)和技術(shù),我們不僅分?jǐn)偭丝蒲酗L(fēng)險(xiǎn),還把全球的科研資源,都吸引到了中國(guó)來(lái)。
這讓日本和韓國(guó)的實(shí)驗(yàn)室都坐不住了,以前他們也關(guān)起門(mén)來(lái)自己搞,現(xiàn)在看著錦屏這么熱鬧,也開(kāi)始琢磨著轉(zhuǎn)型,向開(kāi)放合作靠攏。
說(shuō)到底,科學(xué)是沒(méi)有國(guó)界的,但科研平臺(tái)是有國(guó)界的。當(dāng)你的平臺(tái)足夠大、足夠強(qiáng)、足夠開(kāi)放的時(shí)候,你就是規(guī)則的制定者。
不光要自己領(lǐng)跑,還得帶著兄弟?chē)?guó)家一起玩深地探測(cè)
當(dāng)然,錦屏實(shí)驗(yàn)室的未來(lái),肯定不是只追尋暗物質(zhì)這一棵樹(shù)吊死的。
根據(jù)規(guī)劃,實(shí)驗(yàn)室的三期工程,要在2030年前全部完成。這個(gè)工程的重點(diǎn),是上一套新裝備,叫無(wú)中微子雙貝塔衰變探測(cè)裝置。
這個(gè)名字聽(tīng)著確實(shí)拗口,不用記那么復(fù)雜。你只需要知道,這是物理學(xué)領(lǐng)域,又一個(gè)極其重要的研究方向,堪稱(chēng)物理學(xué)皇冠上的另一顆明珠。
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如果它能探究到這個(gè)現(xiàn)象,就能解釋為什么宇宙中物質(zhì)比反物質(zhì)多,說(shuō)白了就是解釋了“為什么我們存在”。
這里又要提一句,咱們的“差異化競(jìng)爭(zhēng)”思路。我們不跟別人在一行上死磕,而你查左邊,我查右邊,大家一起把網(wǎng)撒大。
同時(shí),國(guó)際合作的步子也得邁更大了。目前,實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)和歐盟、美國(guó)的科研機(jī)構(gòu)談好了合作意向,準(zhǔn)備一起開(kāi)展“深地極端環(huán)境探測(cè)技術(shù)”的研發(fā)。
而且,我們還要共建一個(gè)全球深地探測(cè)數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。這可是個(gè)大動(dòng)作。
以前各地的數(shù)據(jù)都是藏著掖著,生怕別人看。現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到,數(shù)據(jù)這個(gè)東西,越分享價(jià)值越大。畢竟只有打破數(shù)據(jù)壁壘,科研效率才能提上來(lái)。
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對(duì)于那些想“上車(chē)”的新興國(guó)家來(lái)說(shuō),錦屏也給了足了面子。印度現(xiàn)在規(guī)劃的恒河水利樞紐配套實(shí)驗(yàn)室,很多技術(shù)方案,都是參考錦屏實(shí)驗(yàn)室來(lái)做的。
巴西也已經(jīng)和我們簽訂了合作協(xié)議,直接引進(jìn)錦屏實(shí)驗(yàn)室的技術(shù),加快自己國(guó)家的深地科研布局。
這其實(shí)形成了一個(gè)很有吸引力的格局:中、美、歐在前面領(lǐng)跑,新興國(guó)家在后面跟進(jìn)。
未來(lái)的深入科研,肯定不是哪一家獨(dú)大的。而中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室,就是這個(gè)登山隊(duì)里,才是最堅(jiān)固、最可靠的營(yíng)地。
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