我国2500米地下暗物质实验室已建成并投入使用(64楼)

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/30 00:41:01


这学期上了一门暗物质课,今天讲课的时候老师提到了我国的某个项目。查了查原来确实有这个东西。这个东西在国际上现存或计划的暗物质直接观测项目中,是覆盖层最深的,mu轻子等等宇宙线造成的背景最小,与改进后的Homestake DUSEL相当。

http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/6/219930.shtm

5月8日,清华大学和二滩水电开发有限责任公司签订战略合作协议,协议的一项重要内容是,在覆盖层深度达2500米以上的锦屏山引水隧洞旁,设立我国第一个极深地下暗物质探测实验室,“在这个世界上具有暗物质研究最好环境条件的实验室,研究暗物质有望为物理学作出贡献”。清华大学副校长康克军说。

“暗物质研究是目前宇宙学、天体物理领域非常热门的课题。”在协议签署仪式上,康克军说,由于受到目前探测技术的限制和外界其他物质的干扰,暗物质研究非常难。清华大学对暗物质研究处于国际前沿水平,有一批专家长期与韩国、美国等国外学者致力于该领域研究,但好的实验研究环境很难寻找,二滩公司正在进行的锦屏水电站的开发,为研究提供了难得的平台。“锦屏山引水隧洞是世界最大规模引水隧洞群,覆盖层深度达2500米以上。这就为宇宙学研究提供了机会。”这一难得的与外界隔离环境,可大大减少研究中外界的干扰。根据协议,清华大学和二滩将建立我国第一个极深地下暗物质探测实验室,“这是目前世界上最好的暗物质研究的环境”。

暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%以上的物质含量,它们既不发光也不吸收光,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到。中微子和黑洞是现在已经知道的两种暗物质,但其对暗物质总量的贡献非常微小,暗物质中的绝大部分现在还不清楚,其本质现在还是个谜。几十年前,科学家提出暗物质理论,现在科学界已接受暗物质是宇宙的重要组成部分的观点,并认为是暗物质主导了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了。

这学期上了一门暗物质课,今天讲课的时候老师提到了我国的某个项目。查了查原来确实有这个东西。这个东西在国际上现存或计划的暗物质直接观测项目中,是覆盖层最深的,mu轻子等等宇宙线造成的背景最小,与改进后的Homestake DUSEL相当。

http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/6/219930.shtm

5月8日,清华大学和二滩水电开发有限责任公司签订战略合作协议,协议的一项重要内容是,在覆盖层深度达2500米以上的锦屏山引水隧洞旁,设立我国第一个极深地下暗物质探测实验室,“在这个世界上具有暗物质研究最好环境条件的实验室,研究暗物质有望为物理学作出贡献”。清华大学副校长康克军说。

“暗物质研究是目前宇宙学、天体物理领域非常热门的课题。”在协议签署仪式上,康克军说,由于受到目前探测技术的限制和外界其他物质的干扰,暗物质研究非常难。清华大学对暗物质研究处于国际前沿水平,有一批专家长期与韩国、美国等国外学者致力于该领域研究,但好的实验研究环境很难寻找,二滩公司正在进行的锦屏水电站的开发,为研究提供了难得的平台。“锦屏山引水隧洞是世界最大规模引水隧洞群,覆盖层深度达2500米以上。这就为宇宙学研究提供了机会。”这一难得的与外界隔离环境,可大大减少研究中外界的干扰。根据协议,清华大学和二滩将建立我国第一个极深地下暗物质探测实验室,“这是目前世界上最好的暗物质研究的环境”。

暗物质被认为是宇宙研究中最具挑战性的课题,它代表了宇宙中90%以上的物质含量,它们既不发光也不吸收光,而我们可以看到的物质只占宇宙总物质量的10%不到。中微子和黑洞是现在已经知道的两种暗物质,但其对暗物质总量的贡献非常微小,暗物质中的绝大部分现在还不清楚,其本质现在还是个谜。几十年前,科学家提出暗物质理论,现在科学界已接受暗物质是宇宙的重要组成部分的观点,并认为是暗物质主导了宇宙结构的形成,如果没有暗物质就不会形成星系、恒星和行星,也就更谈不上今天的人类了。
http://www.china.com.cn/news/tech/2009-09/19/content_18555712.htm

昨天记者从上海交大举行的中国物理学会2009年秋季学术会议获悉,上海交大正力图建造世界最先进的暗物质探测器,计划2011年开始采集数据,“捕捉”暗物质,破解这道物理学科“世纪难题”。  

21世纪初科学最大的谜题是什么?许多科学家的回答是“暗物质”。昨天记者从上海交大举行的中国物理学会2009年秋季学术会议获悉,上海交大正力图建造世界最先进的暗物质探测器,计划2011年开始采集数据,“捕捉”暗物质,破解这道物理学科“世纪难题”。

据了解,银河系中95%以上的物质是暗物质,其余为普通物质。人类已知的普通物质是由电子、质子、中子、反质子等构成,暗物质却不是由这些构成,科学家们已通过引力异常证实其存在。暗物质的电磁放射和折射非常微弱,所以探测起来非常困难。要探测暗物质,必须把宇宙线的背景屏蔽掉,屏蔽的最好办法就是在地底深处建探测设备。因为地下深度越深,宇宙线的强度就越弱,屏蔽效果越好。

“捕捉”暗物质,世界各国科学家孜孜以求。数月前,美国科学家在南达科他州布莱克山开工修建地下实验室,这座实验室位于地表下大约1500米处。实验室建成后,研究人员将首先实施液态氙实验,计划把液态氙装入容器,充当暗物质探测器。此外,由美国、意大利、中国等科学家联合,组成了“国际暗物质探测合作组”,共同开展此项研究,上海交大科研人员也参与其中。

与此同时,上海交大还自主探索研究之路,与科技部联合开展“暗物质的直接探测和理论研究”。该课题负责人、上海交大物理系主任季向东教授告诉记者:“要在地下深处打洞建实验室,花费很大。幸运的是,国家在西部某地建水电站,在山里建了一条隧道,最深处有2500米。交大物理系已与有关方面达成协议,在这条隧道最深处挖洞,30米长、6米宽、6米高,建成一个地底深处的实验室。”

建造实验室的同时,暗物质探测器也在紧锣密鼓研制中。交大科研人员采用液氙和液氩,不仅造价便宜,还能把探测器做大,便于将普通物质与暗物质区分开来。
很高兴,但看不懂,自己水平太次
搞这么深,估计是为了避开宇宙辐射各种粒子的影响吧
"中微子和黑洞是现在已经知道的两种暗物质"这句话是不是有问题.不是说科学家们只是通过引力异常证实其存在吗,这不是说并没有直接观测到暗物质吗,难道已经有发现了
看不懂
回复 5# xiaofeilong
中微子早就测到过,这方面日本比较牛逼,2000年左右测出中微子有质量,得了炸药奖。黑洞有些旁证,但是交大这个实验室肯定不是探测黑洞的。
哪位科普。。
暗物质和中微子以及黑洞是有区别的。从形成宇宙中的各种尺度的结构——比如超星系团、星系团星系群、星系内部的球状星团和各种尺度的晕,还包括宇宙微波背景辐射的各向异性——的角度,天体物理学家发现只有所谓的暗物质其运动速度始终远远小于光速,当然还几乎没有相互作用(否则就可以“看”到了),只有引力的作用,才能够通过物理的演化给出今天的各个尺度的结构。中微子如果是暗物质的话,模拟表明这样的宇宙的各个尺度的结构是有问题的。
而黑洞一般认为在宇宙演化的过程中产生太少,也不可能给出暗物质的主要成分。
通常学术界说的暗物质,是指的某种尚未被人们直接观测到的,在宇宙中有着较大的平均丰度(给出宇宙临界密度的大约22%)的粒子
中国科技要追赶,在较新的科目上好像都咬得很紧


这里的探测器是直接探测型的,此外应该还有间接探测的,还有天文学上的
暗物质粒子并不是完全不和其他物质发生相互作用,否则的话它也就不可能在宇宙早期被产生出来。只是它的相互作用非常微弱。中微子和其他粒子的相互作用是很弱的,所以中微子穿透力很强,很难以被探测到。专业的表示相互作用的强弱一般用散射截面这个物理量,表示如果这个粒子打靶到接近靶粒子的多大面积的“靶”上可以发生反应。中微子的散射截面的量级为10^-37平方厘米,这比起光子和电子的Thomson散射截面来小了12个量级。可是暗物质的散射截面还要更小,理论预测即使散射截面较大的暗物质候选粒子也比中微子的小3到13个量级(WIMP),有小13到19个量级的(轴子、轴微子),甚至还有小30个量级的(引力微子)。所以暗物质粒子更是可以直接穿过地球而不发生反应。这就说明了要直接观测暗物质和靶粒子的相互作用有多难,极大量的物质放在那里作为靶,要极低的温度才有可能把可能的极其微弱的信号读出来。往往一个探测器在若干年的运转中什么也探测不到,只是有个别的像是反应的东西。
但就是这样,也逐渐提高了我们对世界的认识

这里的探测器是直接探测型的,此外应该还有间接探测的,还有天文学上的
暗物质粒子并不是完全不和其他物质发生相互作用,否则的话它也就不可能在宇宙早期被产生出来。只是它的相互作用非常微弱。中微子和其他粒子的相互作用是很弱的,所以中微子穿透力很强,很难以被探测到。专业的表示相互作用的强弱一般用散射截面这个物理量,表示如果这个粒子打靶到接近靶粒子的多大面积的“靶”上可以发生反应。中微子的散射截面的量级为10^-37平方厘米,这比起光子和电子的Thomson散射截面来小了12个量级。可是暗物质的散射截面还要更小,理论预测即使散射截面较大的暗物质候选粒子也比中微子的小3到13个量级(WIMP),有小13到19个量级的(轴子、轴微子),甚至还有小30个量级的(引力微子)。所以暗物质粒子更是可以直接穿过地球而不发生反应。这就说明了要直接观测暗物质和靶粒子的相互作用有多难,极大量的物质放在那里作为靶,要极低的温度才有可能把可能的极其微弱的信号读出来。往往一个探测器在若干年的运转中什么也探测不到,只是有个别的像是反应的东西。
但就是这样,也逐渐提高了我们对世界的认识
通过这个帖子的科普,我展开了遐想:虽然暗物质难以与我们现在可见的物质发生联系,但这并不表示暗物质之间不发生联系。也许暗物质之间也会发生复杂的“物理化学反应”(以它们的物理和化学法则),也许在暗物质世界里也会产生我们一样的智慧生物和文明。也许他们也在苦苦寻找整个宇宙中失落10%的我们称之为可见的物质,就象我们正在寻找他们一样!
坦克杀手 发表于 2010-1-22 14:57


    非常赞同你的想象
回复 12# 坦克杀手


    赞一个,非常同意你的观点!
xiaofeilong 发表于 2010-1-22 09:50

有什么问题?这两种物质形态不符合暗物质特征吗?
坦克杀手 发表于 2010-1-22 14:57


    看为老兄的说法认同的不少,我也有此想法
让我想起了同名的科幻小说...
我想起了2012里面三哥那个检测中微子的地下实验室。
2500米,这坑可不好挖
不知道这个研究出来在能源方面未来有用处没有。。就像当时谁也不知道石油或者电灯一样。。
huor 发表于 2010-1-22 05:54

到底是清华搞还是交大搞?
看上去是合作的啊
这个太深奥。。。。。
不是大是寂寞 发表于 2010-1-22 13:26


    总在人家屁股后面追肯定不成,要某些方面是一定要走在前头的
暗物质有没有还有争论呢

关键是广义相对论到底对不对,如果相对论是对的,那么暗物质是解释观测数据的最简单的假设。
其实我觉得检测引力波更需要,而且可以得奖
langge945 发表于 2010-1-22 21:44

好像正负物质的湮灭会产生巨大的能量
其实就是放一大堆物质在那里,用它们的原子核作为靶,越多越好;还要把它们冷却到接近绝对0度,以减小靶粒子的热运动,以便于任何一个与可能的暗物质粒子的碰撞都所造成的我们的靶原子核的反冲能够和热运动的背景区分开来。然后等着暗物质粒子与原子核的作用造成的原子核的反冲。有的话撞了大运,没的话再造更大的探测器,挖更深的洞,降更低的温度,用更灵敏的电路读出,等等。
刚找到的技术上的文献
http://www.iop.org/EJ/article/17 ... 3-ad70-23ea38d529ab
Status and Prospects of a Deep Underground Laboratory in China

Abstract. An excellent candidate location for a deep underground laboratory with more than 2500 m of rock overburden has been identified at Sichuan Province in China. It can be accessed through a road tunnel of length 17.5 km, and is supported by services and amenities near the entrance provided by the local Ertan Hydropower Plant. The particle physics community in China is actively pursuing the construction of an underground laboratory at this location, under the leadership of Tsinghua University. Memorandum has been signed with Ertan Hydropower Plant which permits access to and construction of the underground laboratory —— China JinPing Deep Underground Laboratory (CJPL). The basic features of this underground site, as well as the status and schedules of the construction of the first laboratory cavern are presented. The immediate goal is to have the first experiment operational in 2010, deploying an Ultra-Low-Energy Germanium detector for WIMP dark matter searches, with emphasis on the mass range of 1-10 GeV. The conceptual design of the experiment, as well as the future plans and prospects of the laboratory, will be surveyed.


就深度作个比较
对于需要深埋于地下的高能物理实验设施,往往用meters of water equivalent (mwe) 这个指标。这一般是把岩石的深度转化成等效的水的深度,方法就是乘以岩石的比重。
这张表是已有的地下探测器的mwe指标

美国的下一代地下探测器选址Deep Underground Science and Engineering Laboratory (DUSEL),深度8000英尺,合2400米,mwe为7200。
我们的这个2500米,假设岩石相同的条件下,可以有7400左右的mwe。

就深度作个比较
对于需要深埋于地下的高能物理实验设施,往往用meters of water equivalent (mwe) 这个指标。这一般是把岩石的深度转化成等效的水的深度,方法就是乘以岩石的比重。
这张表是已有的地下探测器的mwe指标

美国的下一代地下探测器选址Deep Underground Science and Engineering Laboratory (DUSEL),深度8000英尺,合2400米,mwe为7200。
我们的这个2500米,假设岩石相同的条件下,可以有7400左右的mwe。
同学 发表于 2010-1-22 21:12

坑好挖,可以交给地产公司。难就难在,可能会遇到地下“最强钉子户”!
其实是水平的打个隧道,上面的山有2500米高
呵呵,可以拍个科幻恐怖片了,地下室做实验,打开末日之门,造出妖怪来,实验室紧急封闭,然后国家派遣一队精英下去关闭能量源,取出实验资料。绝对精彩~!!
同意楼上的,(*^__^*) 嘻嘻……
有趣的科学!
基础科学研究领域需要进一步加强哦。。


强烈反对中国进行这种我不明白的实验。。。民主国家一般都是先让美女科学家给国民科普以后才开始这类实验的。。。

强烈反对中国进行这种我不明白的实验。。。民主国家一般都是先让美女科学家给国民科普以后才开始这类实验的。。。
huor 发表于 2010-1-22 13:03

一直在想:
暗物质只是一个用来弥补理论缺陷的假设物质,是否有一天暗物质的命运会和以太一样呢?
leekkeek 发表于 2010-2-21 09:33


    求知总是有个过程的。。。问题不大。。
俺不明白,为啥造个水电站需要挖那么深滴洞洞呐?
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