“天高地迥，覺宇宙之無窮；興今悲來，識盈虛之有數。”宇宙在世人的眼中是一個永恒的存在，既籠罩著神秘的色彩，又使人感到好奇和向往。

主導宇宙演化的洪荒之力到底是什么？占宇宙95%的暗物質與暗能量究竟是怎樣的存在？探測暗物質對揭開宇宙奧秘至關重要，暗物質、中微子、恒星演化、元素形成，這些前沿科學研究將為人類認識宇宙帶來革命性的突破。科學研究苦苦探尋的答案，也許不在浩渺星空，而在2400米地下深處。

(資料圖片)

在這個由清華大學與國投集團雅礱江流域水電開發有限公司（簡稱：國投集團雅礱江公司）合作共建運行的世界最深地下實驗室——中國錦屏地下實驗室中，科學家們在這里“仰望星空”，尋找那最“弱”的光，向更深邃的宇宙奧秘“進軍”！

向深地進軍，打造中國首個“世界最深”

暗物質、中微子、恒星演化、元素形成……這些前沿科學研究將為人類認識宇宙帶來革命性的突破。選擇在深地“仰望星空”，是利用山體阻擋宇宙射線的干擾，為科學實驗提供最“純凈”的環境。在中國錦屏地下實驗室建成之前，深地實驗室是歐美發達國家的專利。

中國錦屏地下實驗室的建設，從本世紀初開始。世紀之初，國投集團雅礱江公司將錦屏大河灣截彎取直，建設兩座世界級水電站。2008年8月8日，北京奧運會開幕當天，連接兩座電站的錦屏山隧道貫通，正在苦苦尋找暗物質研究場地的清華大學敏銳意識到這里是開展暗物質研究的絕佳場所，迅速與雅礱江公司取得聯系。

錦屏山隧洞是世界上埋深最深的隧道之一，建設過程中多次遭遇大流量突涌水，遭遇較大規模巖爆1200多次，被國內外專家稱為地下工程施工中的“癌癥”。在此基礎上擴挖建設實驗室，稍有不慎，會再次引發巖爆、塌方，對原有隧洞造成巨大破壞，甚至對錦屏水電工程建設造成極大影響。

面對種種風險與挑戰，國投集團毅然決定支持國家基礎科研，由雅礱江公司與清華大學共建錦屏實驗室。通過科學論證解決安全風險，僅用一年半時間就完成了實驗室建設。2010年12月，中國錦屏地下實驗室建成投運，成為我國首個、也是世界最深的地下實驗室。

2014年，清華大學與國投集團雅礱江公司規劃建設更大空間，能容納更多實驗組的實驗室二期項目，將地下可用實驗空間由原來的4000立方米增加到30萬立方米，同時在一期、二期工程基礎上，提出建設“極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施”（簡稱“錦屏大設施”）項目。該項目最終獲得國家正式批復，并于2019年7月20日啟動。作為前瞻引領型的重大科技基礎設施，中國錦屏地下實驗室為中國深地基礎科學研究提供了重要平臺，成為一項新的國之重器。

錦屏山隧道入口

攻克“地下2400米”極限挑戰，建設最“純凈”的實驗室

在地下2400米的地方“仰望星空”，是因為地下實驗環境能降低宇宙線對科學實驗的干擾，中國錦屏地下實驗室開展的實驗研究，除控制宇宙線通量外，還需要嚴格控制“環境本底”，讓實驗處于“純凈”的環境中。

在這大山深處，隧洞之中，想要建設最“純凈”的實驗室絕非易事。深地環境本身氡氣含量偏高，富集效應會進一步增大氡氣濃度，對實驗產生干擾。同時，實驗室建設所需的鋼筋、水泥、骨料，以及實驗儀器設備等都需要滿足低本底要求，降低對實驗的干擾。

成功的路上困難重重、滿是荊棘。錦屏大設施工程建設在國內沒有先例，沒有任何借鑒的工法和標準，只能在實踐中不斷探索。深地環境對科研是優勢，對工程建設卻是巨大的挑戰：空間有限、洞室縱橫、環境復雜，極大增加了工程建設的難度。錦屏大設施對工程質量要求嚴苛，也對施工技術、工藝工法、施工組織等提出了更高要求。

3年來，各參建單位、高校、設計院通力合作，不斷攻關，走出了一條自主創新道路，在滿足地下實驗室低本底輻射值、氡氣抑制、表面潔凈的基礎上綜合考慮防水措施，做到防排結合，剛柔相濟，實驗空間耐久適用，突破該項技術瓶頸，更是首創防水抑氡工藝。

處于地下深處的建設者們殫精竭慮、攻堅克難，極力破解著“挑剔”的建筑材料、設備、工藝、質量等方面的諸多難題。中建集團正在施工實驗室二期，創新使用10層復雜結構，將巖石產生的水和氡氣屏蔽在實驗室之外，所有設備、材料均特殊定制，做到輻射最低，以保障未來科學實驗的精度。實驗室所用的建筑材料、實驗器材等全部定制生產，每批次材料均需進行低本底輻射檢測，在探測器核心區，要求放射性核素含量小于10微貝克（每秒有一個原子發生衰變時，其放射性活度即為1貝克）每公斤的超純材料，非核心區材料也要求小于每公斤1毫貝克。

大國重器的建造離不開“大國脊梁”，在地下2400米，聚集著中國極深地下科研和建設的國家隊，他們向極限挑戰，建設世界最“純凈”實驗室，眾志成城打造出這座“國之重器”。

中國錦屏地下實驗室示意圖

開放共享，打造全球深地科學研究“圣地”

中國錦屏地下實驗室成立之初，清華大學CDEX實驗團隊和上海交通大學PandaX實驗團隊入駐錦屏地下實驗室，主要開展暗物質探測方面的研究。

2400米深處的錦屏地下實驗室，猶如探索宇宙星空的“發現之門”，科學家們在這里取得了一系列喜人的成果，助力我國暗物質研究實現了從“跟跑”、“并跑”到“領跑”的跨越，推動了我國相關基礎前沿領域迅速發展。2020年12月，中核集團中國原子能科學研究院和中科院近代物理研究所在這建成世界最強流深地核天體物理加速器，并成功出束。科研團隊對“圣杯”反應（直接影響恒星演化進程的12C(α,γ)16O核反應，被譽為核天體物理研究領域的“圣杯”反應。）等進行直接測量，靈敏度、統計精度、曝光量、能量范圍均為國際最高水平。

與此同時，越來越多的頂尖科研團隊也相繼入駐，形成了多學科交叉的前沿實驗平臺，實驗組研究方向愈加豐富，新的研究成果捷報連連，吸引著更多科研需求。

2024年，中國錦屏地下實驗室二期將建成投入運行，將成為具備極低氡氣濃度、極低環境輻射、超低宇宙線通量、超潔凈空間等優勢的國際一流深地實驗室。

未來，中國錦屏地下實驗室將持續吸引國內外頂級科學團隊入駐，形成暗物質探測、核天體物理、生命科學、巖石力學等多學科交叉的世界級開放共享實驗平臺，成為全球深地科學研究的“圣地”。

清華大學CDEX團隊在中國錦屏地下實驗室進行研究

中國深度，央企擔當。當建設科技強國的時代召喚與個人價值在錦屏山地下2400米深處匯聚，一曲擊鼓催征、奮楫揚帆的壯美詩歌激越奏響。

中國錦屏地下實驗室的建設者們滿懷豪情，投身支持國家基礎科學研究的偉大事業，在人類科學史上，中國人注定將留下濃墨重彩的一筆。

(責編：焦典、申寧)

關鍵詞： 清華大學 恒星演化