在地下2400米，“倾听”暗物质

更新时间：2025-01-25 08:20  浏览量：1

清华大学研究人员正在观察大型低温液氮屏蔽装置的液氮灌注情况。 受访者供图

在位于四川省凉山彝族自治州的中国锦屏地下实验室和极深地下极低辐射本底前沿物理实验设施（以下简称“锦屏大设施”）内，我们正以独特方式迎接新春。

我们选择在深地“仰望星空”，是因为这里能提供辐射更低的环境。暗物质探测，信号弱、难度大，我们需要一个极为安静的场所，一个“地底音乐厅”，来倾听宇宙里最美妙的音乐。

在锦屏大设施三大极深地下极低辐射本底屏蔽平台之一的大型低温液氮屏蔽装置，我们正在进行液氮灌注。

虽然2400米厚的岩石能阻挡大部分宇宙射线，使实验室内部的宇宙线通量降低8个数量级，只有地面的一亿分之一，但是环境中仍有部分辐射存在。我们把高纯锗探测器放在液氮罐中间，液氮既相当于一层屏蔽体，能吸收、慢化中子，阻挡伽马射线等对探测器的干扰，同时又能为探测器提供近零下200摄氏度的低温，帮助探测器更好地工作。

目前装置内液氮液位已达到1米，灌注完成后，装置将容纳1725立方米（约等于一个标准游泳池体积）的液氮，为我国新一代暗物质直接探测、无中微子双β衰变实验提供探测器低温工作环境和辐射屏蔽系统。

与液氮灌注同步，由清华大学牵头的中国暗物质实验（CDEX）正在进行下一代高纯锗阵列暗物质直接探测实验CDEX—50的建设，目前正在开展高纯锗探测器的测试工作。相比于上一代CDEX—10实验，CDEX—50的液氮屏蔽从约1立方米提升到1725立方米，探测器总质量从10公斤提升到50公斤，预期暗物质探测灵敏度将提高2个数量级。

同时，在锦屏大设施另一极深地下极低辐射本底屏蔽平台——世界最大的聚乙烯屏蔽舱中，正在建设16套超低本底伽马谱仪，可对材料中的微量放射性进行高灵敏度的检测，未来将开展规模更大的各类低本底研究。

作者：讲述人：代文翰（中国暗物质实验项目合作组成员）