在四川大凉山的崇山峻岭之间

有着一个目前世界上最深的地下实验室

这个实验室藏在2400米的山体深处

不仅有着技术先进的设备

还有一群来自清华大学和上海交通大学

的科研工作者

他们在大凉山的“肚子”里

做着一项很神秘而且处在最前沿的

科研工作——寻找宇宙的“幽灵”

近日，央视《焦点访谈》专题报道

走近大山里的地下实验室

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内容概述

通往这个地下实验室的锦屏山隧道全长有17.5公里，和我们通常理解的“地下”的概念不同，这个实验室并不是位于地底深处，而是处于一座山体中间的隧道中部，实验室上方垂直岩石覆盖达2400米，所以被称为地下实验室。进入隧道，我们可以清晰地看到大山内部岩体。沿着隧道一路往里行驶大约9公里，耗时10多分钟，就来到了中国锦屏地下实验室，这里汇聚了来自清华大学和上海交通大学一共20多名顶尖研究专家。

这个实验室是从隧道的侧面开挖出来的，包括地下实验室入口隧道、连接隧道和主实验厅三部分，空间容积约为4000m³，其中主实验厅并不大，长40m，宽6.5m，高7.5m。在实验室里，可以看到各种神秘的科研设备，用来探测宇宙中可能存在却又不可见的东西——暗物质。

物理学家分析，在宇宙中，我们所了解的物质和能量可能只占到已知宇宙的5%，更多的或许是那些看不见摸不着的暗物质、暗能量。针对暗物质的研究，对于前沿科学研究意义重大，如果能探测到暗物质，将为人类认识宇宙带来革命性的突破。

上海交通大学教授、暗物质探测专家韩柯：“18世纪没有电的时候，当时的人们完全无法想象今天电在我们生活中无处不在。我们今天研究暗物质，搞清楚暗物质的本源，期望未来暗物质会影响我们生活的方方面面，带给我们像电一样，甚至比电更加深刻的变化。”

由于暗物质很难探测到，需要排除宇宙中各种射线的干扰，只有在极深的地下才有可能直接探测到，因此世界各国科研人员多年来一直在寻找具备深地条件的地下实验室。

国投雅砻江水电锦屏地下实验室管理局常务副局长李名川：“因为地面充斥着大量的宇宙射线，如果在地面开展暗物质实验，暗物质的信号就会被宇宙射线的信号完全淹没掉，无法分辨到底是暗物质还是宇宙射线的信号。就像在一个非常嘈杂的足球场，要找一根针掉到地下的声音。” 

要想找到这样的实验室并不容易，目前美国和欧洲等多国都在努力寻找和建设符合条件的实验室。2008年8月8日，位于四川省凉山州的锦屏山交通隧道正式贯通，这条位于地下2400米的隧道是连接锦屏一级、二级水电站的专用通道。这则消息在当天播出后，清华大学暗物质探测团队很快就发现，这里就是他们一直以来梦寐以求的实验室地点。

很快，清华大学的科研人员联系上了隧道的建设方国投集团雅砻江流域水电开发有限公司，希望和他们一起在隧道正中间，利用锦屏山隧道特殊的地理条件，降低宇宙射线通量，联合建设中国锦屏地下实验室。然而，在有着2400米岩石埋深的隧道中建设地下实验室，远比想象的要困难得多。 

李名川：“我们是在大山深处挖出来的隧道和实验空间，岩体就是大山最原始的岩体，凹凸不平，这证明当时施工特别不容易，因为这些都是岩爆导致的。”

所谓“岩爆”，是指岩石在高压下像爆炸一样断裂、弹射，猛烈爆发的能量会对隧道造成破坏，是隧道施工的主要安全隐患之一。

李名川：“在大山深处岩爆特别厉害，我们遭遇了1200多次较大规模的岩爆，同时也碰到了高压大流量突涌水。当时水从岩体里喷涌而出，在压力作用下都已经雾化了，所以这条隧道建设特别不容易。”

经过一年多的建设，中国锦屏地下实验室一期于2010年底完工并正式投入使用。在这个实验室里，绝大部分宇宙射线都会被2400米厚的岩体屏蔽掉，实验室里宇宙射线通量是地表的一亿分之一，为科研人员开展暗物质探测提供了近乎绝对安静的实验条件。

随着实验室正式建成投用，清华大学和上海交通大学的暗物质探测专家第一时间带着团队入驻并开展相关探测和分析工作。

关于暗物质的探测研究目前在全世界都是非常前沿的，而且竞争也相当激烈。在入驻实验室初期，我国在这一领域对国外的技术和设备依赖非常强，经常遇到“卡脖子”的技术难题无法解决。

清华大学教授、暗物质探测专家李玉兰：“探测器的技术门槛是比较高的，所以国际上只有两三家欧美公司掌握这个技术，在很多敏感行业是对我们‘卡脖子’的，垄断技术。我们不可能将来做这么大的暗物质探测都买国外昂贵的探测器，而且维护很费劲。我们在发展这个实验的过程中，同时研发了高纯锗探测器技术，一无所有，从零开始，不断摸索。”

暗物质被称为宇宙的“幽灵”。要想捕捉到暗物质信号，仅仅靠没有辐射污染的实验室是不够的。为了尽可能屏蔽掉各种干扰信号，科研人员还在这个地下实验室里搭建了墙体厚度达到一米的聚乙烯隔离检测室，里面再用铅和铜等材料层层包裹，同时在零下200度左右的超低温环境中，利用高纯锗进行探测。

不少科研人员都是90后甚至95后，在这个地下实验室，他们已经坚守了很多年。今年是锦屏地下实验室建成投入使用后的第13个年头，清华大学暗物质探测团队实验人员景明坤在这工作了8年。对普通人来说，他看似每天做着同样重复的工作，但他却乐在其中。

暗物质探测是一个不一定有结果的漫长的科学探索，可能遥遥无期，也可能最终一无所获，投身于此的科研人员不仅要耐得住寂寞，还要有献身科学事业的精神。

在清华大学和上海交通大学科研人员的共同努力下，过去十多年，虽然还没有探测到暗物质，但是他们已经取得近30项国际领先成果。

在暗物质探测领域，锦屏地下实验室已走在世界前列。2014年，国外其他实验室宣称已发现了暗物质粒子，而我国的科研团队在锦屏地下实验室通过实验证明，国外实验团队的结果是不正确的，这种“证伪”的能力本身就是一大进步。

上海交通大学教授、暗物质探测专家韩柯：“在暗物质探测过程中我们也有收获，比如去年，我们精确测量了氙136同位素的半衰期，开始寻找太阳中微子在探测器中的信号，逐步将暗物质探测器发展为多物理目标探测器，有了这些成果说不定我们的下一个发现就是暗物质。”

利用高纯锗探测暗物质是中国锦屏地下实验室一期的核心工作内容。为了有更大的探测空间，更全面、更精准地探测到暗物质，2014年国投雅砻江公司在距离实验室一期只有900米的地方开始开挖实验室二期工程。

目前，实验室二期工程正在进行“聚乙烯屏蔽仓”的搭建工作，建成后这将是全世界最大也是最干净的“屏蔽仓”。

虽然实验室二期还没建成，目前只是地下2400米的工地，但是上海交通大学的科研人员已经在这里搭建了暗物质探测“洁净间”，争分夺秒地进行探测作业。未来，中国锦屏地下实验室将逐步建设成为一个世界一流的多学科交叉共享实验平台。

十多年来，在大山深处，清华大学和上海交大的科研人员从零开始，边探索边创新。他们当中有五六十岁的教授，也有95后的新生力量。在他们的努力下，探测技术不断得到发展并开始产业化，目前部分技术已经运用在了核能核电等重要领域。党的二十大报告提出，要加强基础研究，突出原创，鼓励自由探索。在大山里搞基础研究一定是寂寞的，但是也只有耐得住寂寞，才会有原创和突破。有这样耐得住寂寞、上下求索的科研工作者，我们才会有高水平科技自立自强。我们也期待科学家们能发现更多宇宙的奥秘。

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【延展介绍】

中国锦屏地下实验室于2009年开始开发。一期实验室主要开展暗物质研究，除了交大PandaX实验外，还包括清华大学领导的CDEX等。正在建设的二期工程预期地下可利用容积超过30万立方米，将主要开展中微子、暗物质、核天体物理等方面的研究。

PandaX合作组由上海交通大学发起并主导，合作组发言人为物理与天文学院/李政道研究所的刘江来教授。PandaX合作组自2012年起进驻锦屏地下实验室，建设完成了三代液氙探测器用于暗物质与中微子研究，取得了一系列国际领先的成果。PandaX在暗物质直接探测方向成效显著，被《科技导报》评为2016年中国科学年度十大科学进展，美国物理学会评为2017年物理学八大亮点之一。合作组于2020年在锦屏二期B2实验厅顺利开始试运行最新的4吨级PandaX-4T探测器，2021年再次取得暗物质直接探测国际最强结果，2022年完成对氙-136双贝塔衰变的精确测量，并开始寻找太阳中微子在探测器中的信号，逐步将暗物质探测器升级为多物理目标探测器。

PandaX 实验的合作单位包括山东大学、北京大学、中国科学技术大学、中山大学、北京航空航天大学、南开大学、复旦大学、原子能科学研究院以及雅砻江流域水电开发有限公司等。PandaX实验得到教育部、上海交通大学、合作组单位、自然科学基金委、科技部、上海市、四川省、香港鸿文基金会、腾讯基金会和阳阳发展基金的长期支持。

刘江来，1976年出生，1998年南京大学获得学士学位，2006年马里兰大学博士，2006-2010年加州理工博士后，2010年加入上海交通大学，现任上海交通大学特聘教授，担任PandaX暗物质与中微子实验发言人，江门中微子实验标定负责人。2015年获得国家杰出青年基金，2019年入选科技部重点领域创新团队负责人等，同年获得中国物理学会“王淦昌奖”和腾讯“科学探索奖”。

韩柯，物理与天文学院教授。2002年北京大学本科，2009 年美国耶鲁大学博士学位。曾入选国家海外高层次青年人才、中科院“粒子物理前沿”卓越创新中心青年拔尖人才、上海市核学会杨福家核科技青年人才奖。长期参与PandaX实验，领导探测器标定、新型探测器研发、中高能物理分析等工作。

来源｜焦点访谈 交大物理与天文学院

值班编辑 | 王炜龙

责任编辑 | 江倩倩