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第5章 寻找暗物质（第1页）

暗物质是宇宙最大的难题之一。人类从未直接探测到它，甚至不知道它到底是什么。物理学家们相信，理论上，暗物质是必须存在的。如果不存在暗物质，我们银河系可能会散架，万有引力理论也就不成立，至少有缺陷。普通物质之间相遇，总会发生一些作用，比如电磁作用、力的作用，从而产生一些现象，比如发光、发热、移动等等。但最让科学家们感到最无奈的地方，在于它无法被探测到。与暗物质相似的还有暗能量假说。暗物质和暗能量被科学家们称为“笼罩在21世纪物理学上的两朵乌云”。中国和世界其它先进国家一样，早就着手筹建、实施多个暗物质探测实验项目，它们是物理学领域以及天文学领域未来最重要的研究方向。如果在这两个方面能有所突破，那么物理学和天文学将会迎来深刻的革命。世界上哪个国家先找到暗物质，谁就掌握了该领域的话语权。有实力的国家很快就此展开了暗物质的探测。美国、英国、法国、日本和韩国相继成立了暗物质探测实验室，其目的都在于希望能够成为世界上最早发现暗物质的国家，暗物质探测的国际竞争逐渐激烈起来。在这种情况下，中国物理学界自然也卯足了劲，力争在这个领域争得一席之地，用“上天”、“入地”探测一点也不为过。在天上，属于中国科学院“空间科学战略性先导科技专项”的“暗物质粒子探测卫星”计划，由酒泉卫星发射中心用长征二号运载火箭，成功将暗物质粒子探测卫星“悟空”发射升空。“悟空”肩负着在太空寻找暗物质的使命，它拥有“火眼金睛”，观测能段、能量分辨率超过国际上其他同类探测器，可谓“神通广大”，有望在物理学前沿带来重大突破。在地上，由上海交通大学主导进行的pandax即“熊猫计划”大型暗物质探测实验，在四川雅砻江锦屏水电站建立了“中国锦屏地下实验室”，展开了暗物质的探测。雅砻江是典型的高山峡谷型河流。流域地势北、西、东三面高，向南倾斜，河源地区隔巴颜喀拉山脉与黄河流域为界，其余周边夹于金沙江与大渡河流域之间，呈狭长形。一条盘山公路蜿蜒其间，时而攀上，时而缓下，穿高山峡谷，跨急流险滩。它的下游地区属雅砻江断裂带，有两个强震区。在每年的雨季里，沿江陡峻的岸坡，在长时间的雨水浸泡后岩崩剧烈，还不时地发生山体大规模滑坡。雅砻江虽然地质条件不太稳定，但它有一个其它地方不可比拟的优势，就是那层峦叠嶂的锦屏大山。暗物质探测需要尽可能地排除多种外来的信号干扰，因此探测器就需要在一个非常洁净的“超低本底”环境下开展工作。pandax实验就是利用锦屏水电站工程中开挖的17公里长的锦屏隧道，在隧道的侧面开挖建设了总容积约为4000立方米的地下实验室，其垂直岩石覆盖最薄处达到了2400米，低放射性岩石形成了天然的屏蔽层，使它成为世界最深、宇宙线本底最低的地下实验室。初步测量显示，能够将宇宙线通量降到地面水平的约亿分之一，为开展暗物质实验提供了国际一流的极少宇宙线粒子“干扰”的洁净地下实验空间。虽然是进行实验的极佳场所，但对于人来讲，环境却比较艰苦。实验室处在一条长17公里的隧道中央，隧道洞壁还一直滴滴答答地渗水。从地面开车进入实验室，大概需要20多分钟才能到达。pandax一期目标是建造120公斤液氙暗物质探测器，这也是中国首个百公斤级液氙大型暗物质探测项目。该设备光子采集率达到国际先进水平。尽管这样，还是没能探测到暗物质。于是，pandax二期计划进行全球最大的暗物质实验——500公斤级液氙暗物质探测实验。武思远这次出差就是去指导设备安装以及调试。按照计划，此项工作预计需要约三个月时间完成。：（）纪年前记