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“抬头看宇宙浩瀚,低头看品类繁荣”。 浩瀚宇宙中,小到一粒尘埃,大到山河湖海、日月星辰,都是肉眼可见的物质。 但世界真的只是由可见和可观察的物质组成吗?
20世纪30年代,瑞士天文学家Fritz 基于大量的天文观测和推演,并根据一些星系运动的异常现象,首先提出了暗物质猜想。 “所谓暗物质,是指人眼看不见、摸不着,也无法用天文望远镜和电磁手段捕捉到的物质。暗物质既有‘穿墙’的能力,也有变得不可见的能力。” ” 上海交通大学教授、实验发言人刘江来。 暗物质对于大多数人来说可能比较陌生,但科学家推测可见物质只占宇宙总质量的5%左右,剩下的95%都是暗物质和暗能量。
锦屏地下实验室展示的科普资料。新华社记者 徐秉杰 摄
暗物质和暗能量被科学家比喻为“笼罩21世纪物理学天空的两朵乌云”,两者都很难用现有理论解释。 “我们对宇宙中95%的事物仍然感到困惑。这种好奇心驱使我们去了解未知领域,了解世界。” 清华大学工程物理系教授、CDEX暗物质实验主任钱岳表示,暗物质研究是当前形势下的一个突破。 达到认知边界、开拓人类视野的新研究,是开创性、前沿性的研究,也是当前粒子物理、宇宙学、天体物理学等学科的前沿研究课题。
然而,直接探测暗物质非常困难。 暗物质与普通物质相互作用的概率极低。 一个生动的例子可以说明:根据实际计算,每秒大约有10亿个暗物质粒子撞击我们的身体,但其中大部分“穿过”。 暗物质粒子与我们体内原子的碰撞很少见,大约每年一次。 此外,无处不在的宇宙射线也会极大地干扰探测工作,让本来就困难的探测工作变得更加困难。
能够阻挡宇宙射线、实验环境和设备辐射本底较低的“纯净”实验室成为探测暗物质的必要条件。
锦屏地下实验室锦屏大型设施位于四川省凉山彝族自治州锦屏山地下2400米处,总体积33万立方米。 实验室的宇宙线通量仅为地表的亿分之一,具有“极低环境”氡析出、极低环境辐射、超低宇宙线通量、超洁净等多种优势太空为暗物质探测提供了良好的实验环境。
2010年,锦屏地下实验室一期工程竣工并投入运行。 清华大学CDEX实验组和上海交通大学实验组率先进驻开展暗物质直接探测实验。 自一期投入运行以来,锦屏地下实验室在暗物质探测、核天体物理等领域取得了多项国际领先的科研成果。
“经过十几年的努力,我国暗物质研究从无到有,从‘跟随’到‘并列’再到逐步‘领先’,已经走到了国际前列。下一步,我们将与国外科学家一起努力人类面临的同样的科学问题挑战着我们——在寻找暗物质的道路上,看看谁能先找到它。”岳谦说道。
暗物质研究对人类社会有何意义? 我们的生活会因此而改变吗? “我们在100多年前就探测到了电磁波,但从未想到它会与我们的生活息息相关。现在我们都拥有了手机,完全离不开无线电的具体应用。” 岳谦认为,暗物质也是如此。 ,我们首先要找到暗物质,然后对它进行深入的研究,最后我们自然会想到如何利用它造福社会。