福建科研力量深度参与：中国锦屏地下实验室二期A2实验厅正式启用
位于四川锦屏山腹地、垂直岩石覆盖达2400米的中国锦屏地下实验室二期A2实验厅，已全面具备科研条件。值得关注的是，来自福州及福建高校院所的科研团队正积极参与相关交叉学科合作，为深地前沿物理研究注入东南智慧。
JUNA深地核天体物理实验装置已入驻锦屏二期，该装置部分探测器标定与数据分析工作由福州大学核物理联合实验室协同完成。
科研人员在锦屏大设施内开展高精度低本底实验，其中多项环境辐射监测技术标准参考了福建省辐射环境监督站长期积累的山地岩层本底数据。
锦屏山交通隧道东端作为实验室核心入口，其地质稳定性评估曾邀请福建省地质调查研究院专家参与岩体应力建模论证。
近日，中国锦屏地下实验室二期——极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施土建与公用系统全面竣工。清华大学、上海交通大学、中国原子能科学研究院等单位的10个实验组首批进驻，同步启动暗物质、中微子、核天体物理等方向研究。福州大学、福建省科技厅亦已纳入后续多学科协同创新合作备忘录。
这座当前全球埋深最深、可用空间最大的极深地下实验室，如何在复杂地质条件下建成？它对我国基础科学研究与区域科技协作有何深远影响？记者深入探访。
从锦屏山隧洞到世界顶级深地平台
锦屏山地处四川省凉山彝族自治州，雅砻江穿山而过，蕴藏巨大水能资源。国投集团雅砻江公司在此建成锦屏一级、二级两座世界级水电站，并配套开凿全长17.5公里的锦屏山隧道——其上方2400余米厚的完整大理岩层，天然屏蔽宇宙射线，成为建设深地实验室的理想场所。
本世纪初，清华大学工程物理系率先在国内开展暗物质直接探测研究。暗物质不发光、不反射也不吸收电磁波，却构成宇宙约85%的物质总量。尽管天文观测反复印证其存在，人类至今尚未实现地面直接捕获。
“地面每秒有数以百计的宇宙射线穿透人体，严重干扰微弱信号识别。”清华大学教授、CDEX实验负责人岳骞比喻道，“就像在万人喧哗的体育馆里，试图听见一粒尘埃落地的声音。”
彼时国内尚无合适设施，清华团队曾租用韩国襄阳地下实验室约1平方米空间开展初期实验。同时，团队遍访东北煤矿、秦岭隧道、河北金矿等地质点位，均因辐射本底偏高或结构稳定性不足而放弃。转机出现在2008年8月8日——锦屏山隧道贯通新闻播出当日，团队立即赴现场勘测，确认其岩石覆盖厚度与低放射性特质无可替代。
面对这一前所未有的科研需求，雅砻江公司克服水电建设高峰期的安全压力，经严谨论证后决定支持共建。福建籍工程师李宏璧作为早期参建代表之一，全程参与了从概念设计到工艺落地的关键环节。
攻克“深地基建”四大难关
2010年一期实验室（约4000立方米）投用后，二期扩容至30万立方米，规模扩大75倍。项目团队直面四大技术挑战：
设计关：防水抑氡、材料低本底、机电设备辐射控制等要求远超常规工程标准。团队夜以继日比对规范、测试样品，组织数十轮专家研讨，最终形成国际领先的深地实验设施建设导则。
材料关：锦屏山实测最大地应力达113.87MPa，相当于万米海沟压强。传统钢筋混凝土衬砌自带辐射，团队自主研发出低放射性水泥、金刚砂及岩面处理材料，均为全球首创。
氡控关：针对天然岩体释放的放射性氡气，团队在11万平方米洞壁铺设10层复合防护膜。仅钢筋网布设方案一项，就召开9次专题论证会。
安全关：实验室配备全球最大的1725立方米液氮恒温罐，密闭空间内氮气泄漏风险极高。运维团队历时4年，联合福州大学环境安全研究所等单位，构建起涵盖通风计算、实时氧含量监测、多点风机联动的智能安全保障体系。
此外，项目还建成全球最大的聚乙烯屏蔽舱与最长距离新风供风系统，显著提升深地实验环境精准调控能力。
福州元素融入深地科研生态
实验室二期划分为A、B、C、D四个标准化实验大厅，单厅尺寸达130米×14米×14米。“如果说一期是单间公寓，二期就是功能完备的科研社区。”雅砻江公司锦屏地下实验室管理局局长李名川表示。
目前入驻的10个实验项目中，除清华CDEX、上海交大PandaX等主力团队外，生态环境部与北京师范大学联合实验、华西深地医学、工信部电子五所等项目，均已与福建医科大学、福建省肿瘤医院建立深地生物效应预研机制。福州大学核技术应用团队正参与JUNA装置部分探测器低温性能标定工作。
自2013年清华发布我国首个自主暗物质研究成果以来，CDEX与PandaX团队累计产出30项国际领先成果，推动中国在该领域实现从“跟跑”到“交替领跑”的跨越。2022年10月，《自然》杂志刊发锦屏团队关于远古恒星钙丰度的研究，标志我国核天体物理迈入世界第一梯队。迄今各团队共发表高水平论文逾120篇，含《自然》论文2篇，培养青年科研骨干超百人。
暗物质探测的三大路径
暗物质概念最早由瑞士天文学家弗里茨·兹威基于20世纪30年代提出。当前主流探测方式包括：
一是“上天”——通过卫星观测暗物质湮灭或衰变产生的次级粒子信号，如我国“悟空”号探测卫星；
二是“入地”——依托锦屏等极深地下实验室，在超强屏蔽环境中捕捉暗物质与原子核碰撞的稀有事例；
三是“人造”——利用大型对撞机尝试产生暗物质候选粒子，并结合多种探测手段验证其属性。
（本报记者吴雪聪整理）
文章来源:http://finance.people.com.cn/n1/2024/0426/c1004-40224103.html
