环球科学|四川修的水电站，“送”了一间世界最强的深地实验室( 二 )
2008年 ， 一条新闻在电视上播出——世界第二深埋隧道：锦屏山隧道贯通 ， 它立即引起了清华大学粒子物理学家岳骞的兴趣 。 这条隧道位于四川雅砻江的锦屏大河湾 。 雅砻江水能资源丰富 ， 2008年时 ， 雅砻江上规划的水电站装机容量就达到了3000万千瓦以上 ， 相当于1.5个三峡水电站 。 而锦屏大河湾又几乎是雅砻江上水能资源最密集的地方 ， 150千米长的U形大弯两端直线距离仅17公里 ， 水平落差却高达312米 ， 这对水力发电而言是无法拒绝的诱惑 。 锦屏一级水电站和锦屏二级水电站就分列在锦屏大河湾的两端 。 为了向下游锦屏二级水电站引水发电 ， 工程师决定直接挖穿锦屏山 。
锦屏山隧道连接了锦屏一级水电站（Jinping Ⅰ）和锦屏二级水电站（JinpingⅡ） 。 图片来源：SCIENCE 5 Jun 2009Vol 324 ，Issue 5932 ? pp 。1246-1247
最终 ， 在施工团队艰苦卓绝的努力下 ， 他们终于挖穿了17.5千米左右的引水洞和交通隧道 。 而这时 ， 曾经给施工团队带来难以计数的困难的深度 ， 反而让粒子物理学家心中燃起了希望 。 锦屏山隧道垂直岩石覆盖厚度最厚能达到2.5千米 ， 人类从没有在这么深的地方建立过实验室 。 并且 ， 以往的深地实验室大多依托矿井而建 ， 需要依靠电梯进出 。 如果在锦屏山实验室中建立深地实验室 ， 科研团队可以直接开车进出 ， 而且隧道周围的配套生活工作设施完善 ， 是国际综合条件最好的极深地下实验场所 。
就这样 ， 岳骞和团队马上联系了负责隧道工程的二滩水电开发有限责任公司（2012年改名为中国雅砻江流域水电开发有限公司） 。 对实验室建设地点的岩石取样分析表明 ， 中国锦屏地下实验室周围岩石整体由大理岩构成 ， 其天然放射性杂质含量非常低 ， 适合建造实验室 。 2009年5月8日 ， 清华大学和雅砻江流域水电开发有限公司签订协议 ， 共同建立中国锦屏极深地下暗物质实验室（CJPL） 。
成果丰硕
最终 ， 物理学家得到了梦寐以求的实验室 。 2010年12月 ， CJPL正式投入使用 。 清华大学和上海交通大学分别在这个实验室中展开了“盘古”（CDEX）和“熊猫”（PandaX）暗物质探测试验 。 “盘古”将10千克高纯锗探测器阵列置于1700立方米的大型液氮恒温器中寻找暗物质粒子 。 而“熊猫”则用了4吨液氙作为探测器 。 氙原子和假想中的“弱相互作用重粒子”（weakly interacting massive particles ， 简称WIMPs）质量十分接近 ， 两者也更容易相互作用 。 在过去的20年中 ， 气体液化提纯技术飞速发展 ， 也让科学家有能力建造大型液氙探测器 。
近日 ， 我国的“熊猫X“实验（PandaX-4T）最新实验结果在《物理评论快报》上公布 ， 再次刷新了人类对WIMP粒子的探测极限 ， 对假想存在的质量为40GeV的WIMP粒子属性做出了最严格的限制 ， 包括它与核子的作用率等 。 再次帮人类排除了一部分暗物质的候选者 。
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