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中国锦屏地下实验室位于2400米的地下 。图/新华社
据央视新闻报道 ， 为了研究看不见摸不着的暗物质 ， 中国建立了首个极深地下实验室——“中国锦屏地下实验室” 。
在四川凉山彝族自治州的雅砻江锦屏大河湾 ， 锦屏水电站下方 ， 现在正稳步推进“中国锦屏地下实验室”二期项目 ， 其位于岩石覆盖下方深达2400米的地下 ， 是世界最深最大的极深地下实验室 。
而暗物质一直是个谜 ， 抓取难度很大 ， 到目前为止 ， 世界上也没有人真正“捕捉”到它 。
“纯净”背景更容易“捕捉”暗物质
为什么研究一个宇宙课题 ， 要“向深地进军”？
你有没有在伸手不见五指的夜里看过星空？漆黑背景更加衬托出了繁星的璀璨 。我们的地球、太阳还有看得见的星辰 ， 这些发光或者反射光线的物质都是由原子构成的 ， 天文学家和物理学家称之为普通物质 。普通物质的特征是包括电磁作用 ， 简而言之 ， 可以发光或吸收光 。
在我们宇宙中 ， 普通物质仅仅占宇宙成分的5% ， 还有近20%是暗物质 ， 另外75%是更加诡异的暗能量 。暗物质不发光 ， 我们无法用普通实验手段去“捕捉”它；而暗能量则在推动宇宙加速膨胀 ， 使其密度更加稀薄 。
天文学家凭什么知道暗物质存在呢？暗物质虽然不发光 ， 但它也有引力作用 。在我们的星系尺度上 ， 它提供了大部分引力 ， 把星系束缚成我们现在看到的样子 。如果没有暗物质 ， 星系大部分就会飞散了 。
可这种方法 ， 只是让我们知道暗物质存在 ， 并没有透露暗物质的具体成分 ， 所以科学家们还是希望能“抓”到暗物质或者它们衰变之后的次级成分 ， 通过数据重建 ， 从而更好地理解暗物质的成分 ， 进一步掌握宇宙演化、星系形成等规律 。
事实上 ， 寻找暗物质也有多种方法 。比如 ， 我国紫金山天文台在2015年底发射了“悟空号”暗物质探测卫星 ， 希望通过太空宇宙线（来自天体的高能粒子）的成分 ， 寻找因为暗物质衰变之后的痕迹 。这颗卫星在宇宙线研究已经取得了相当多成果 。这是在太空里寻找暗物质 。而更早的例子 ， 是著名的美籍华人科学家丁肇中先生 ， 在国际空间站上安置的阿尔法磁谱仪 。
在地下实验室寻找暗物质 ， 或者其他粒子 ， 则是更常见的做法 。欧美日本此前已经利用废弃的矿井建设了多个地下实验室 。这种方法的关键 ， 是利用厚厚的岩层阻挡来自宇宙空间的高能粒子 ， 提供“纯净”的背景 ， 让暗物质衰变产生的粒子突显出来 。

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中国锦屏地下实验室二期CDEX合作组实验大厅 。图/新华社
令中国暗物质研究赶超国外先进水平
暗物质寻找 ， 目前得到的基本是零结果 ， 是逐渐排除“不存在”的能谱区域 。有意思的是 ， 在这个过程中 ， 往往得到许多意想不到的其他成果 。
20世纪60年代 ， 美国物理学家利用废弃金矿建设的1600米深的地下实验室 ， 成功探测到了太阳中微子 。日本岐阜县神冈町一个深达1000米的废弃砷矿中建造的大型中微子探测器 ， 意外探测到了超新星1987A的中微子 ， 主持两代探测器的小柴昌俊、梶田隆章先后摘得了诺贝尔物理学奖桂冠 。

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