在位于四川涼山錦屏山隧道中部地下2400米處，有一座現(xiàn)實版“地下城”，它是世界上最深、最大的極深地下實驗室——中國錦屏地下實驗室。一些頂尖科學(xué)家在這里追尋“宇宙幽靈”——暗物質(zhì)，進(jìn)行核天體物理研究等，一旦取得突破，將顛覆人們的認(rèn)知。

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地下2400米建實驗室，有何意義？

錦屏地下實驗室位于四川涼山錦屏山地下2400米處，總?cè)莘e33萬立方米，歷時三年施工完成，并于2023年12月投入科學(xué)運(yùn)行。

從四川西昌出發(fā)，約三個小時車程，才能抵達(dá)項目隧道的入口。沿途山勢陡峭險峻，相當(dāng)于800層樓高的地下，有得天獨(dú)厚的天然優(yōu)勢。

之所以要在如此深的地下進(jìn)行研究，原因就在于——輻射。輻射在生活中無處不在，主要來自宇宙射線和周邊環(huán)境中的各種事物。“如果在日常環(huán)境中開展暗物質(zhì)探測，難度不亞于在人聲鼎沸的足球場，尋找一根繡花針落地的聲音。”李宏璧說。

因此，開展研究需要建造一個沒有宇宙射線“搗亂”、環(huán)境背景輻射又極低的實驗室。國際上類似的實驗室一般都建在極深的地下，因為深地實驗室能利用上部深厚的巖石，屏蔽宇宙射線。

在錦屏地下實驗室建成前，我國從事暗物質(zhì)探測等基礎(chǔ)科學(xué)研究的高校只能租借國外實驗室的角落開展研究，由于租借的場地小且在使用時受制于人，難以取得實質(zhì)性成果。因此，在國內(nèi)建成自己的深地實驗室，一直是這些科學(xué)家心中的夢想。

然而，實現(xiàn)夢想的建設(shè)過程困難重重。

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建成自己的深地實驗室，有何難題？

難題一：巖爆防治

錦屏地下實驗室埋深超過2400米，巖體承受的最大壓力超過113兆帕，相當(dāng)于11000多米的水壓力作用在巖石上。實驗室開挖期間發(fā)生1次極強(qiáng)巖爆，產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2.3級地震，造成1000立方米巖石出現(xiàn)垮塌。

難題二：治理氡氣

深厚的山體可以阻擋來自太空的射線，但山體巖石會釋放氡氣，形成新的放射源，對深地實驗造成極大干擾。

為了做到全球最低環(huán)境輻射，深地實驗室建設(shè)首創(chuàng)了一種做法：給11萬平方米的洞室表面量身定做一件特殊的“防護(hù)服”，包含10層材料、共10厘米厚，這10層材料鋪開后，可以鋪滿140個標(biāo)準(zhǔn)足球場。

這件“防護(hù)服”有5萬余米拼接縫，20多萬個膨脹螺栓和5萬多根錨桿組成它的25萬多個“扣子”。對此，李宏璧和同事們逐一進(jìn)行檢測，確保每條縫、每個“扣子”都合格，最終實現(xiàn)了零滲水點(diǎn)的工程奇跡，氡氣抑制率超99%。

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難題三：設(shè)備材料的放射性要滿足要求

為打造極致純凈的實驗環(huán)境，建筑材料和設(shè)備除滿足一般工程要求外，其放射性也需要滿足要求。

現(xiàn)有產(chǎn)品不滿足要求，李宏璧和同事們就頂住巨大的工期壓力開展定制和研發(fā)。“我們停工7個月，會同科研機(jī)構(gòu)集體攻關(guān)，才研發(fā)出滿足要求的低輻射水泥。”此外，團(tuán)隊還研發(fā)了低輻射巖棉、金剛砂、防火板等特種建材以及一大批不銹鋼定制的機(jī)電設(shè)備。

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首批科研團(tuán)隊已入駐，期待更多成果

攻克難題的過程，也是一次校企共建國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施的嘗試。

2008年，錦屏水電站施工時，建成兩條長17.5公里、最大埋深約2525米的錦屏山隧道，而這正是清華大學(xué)苦苦尋找的建設(shè)深地實驗室的場所。于是，工程團(tuán)隊經(jīng)過科學(xué)論證，和高校合作共建錦屏地下實驗室。

2023年12月，實驗室二期工程完工后，首批來自清華大學(xué)、上海交通大學(xué)等高校的10個科研團(tuán)隊正式入駐實驗室，集合了粒子物理、核天體物理、深地醫(yī)學(xué)、芯片封裝軟錯誤測試、微弱力測量等多學(xué)科交融的深地科學(xué)研究中心已初步成形。

作為一個大科學(xué)設(shè)施，錦屏地下實驗室不僅可以為暗物質(zhì)研究、中微子測量、核天體物理等宇宙科學(xué)提供最適宜的實驗條件，同時也為地球深地研究，特別是深地生物學(xué)、深地醫(yī)學(xué)提供一個絕佳的研究平臺。

期待這里產(chǎn)出更多科研成果

增強(qiáng)我國戰(zhàn)略科技力量！