讓國(guó)際前沿科學(xué)在中國(guó)成為可能

　　【知識(shí)人·強(qiáng)國(guó)夢(mèng)】

　　開欄的話：知識(shí)分子是社會(huì)的精英、國(guó)家的棟梁、人民的驕傲，也是國(guó)家的寶貴財(cái)富?；蛟S，他們正在從事的工作很難為公眾所熟知；或許，他們?cè)谑|蕓眾生中默默無聞，但他們卻始終以質(zhì)樸深沉的家國(guó)情懷、義不容辭的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，在創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)踐中，為實(shí)現(xiàn)全中國(guó)人民心中的夢(mèng)想而奮力拼搏著。從今天起，本報(bào)開設(shè)《知識(shí)人·強(qiáng)國(guó)夢(mèng)》專欄，講述他們的故事。讓我們跟隨記者的筆觸，一起走進(jìn)他們的工作場(chǎng)景，一起探尋他們的精神世界。

　　暗物質(zhì)被科學(xué)家比作“籠罩在21世紀(jì)物理學(xué)天空中的烏云”，季向東將其稱作宇宙中的“幽靈”。在中國(guó)四川錦屏山山體內(nèi)，季向東帶領(lǐng)著“熊貓計(jì)劃”PandaX團(tuán)隊(duì)，在2400米的地下，夜以繼日捕捉“幽靈”。

　　2010年，中國(guó)首個(gè)極深地下實(shí)驗(yàn)室“中國(guó)錦屏地下實(shí)驗(yàn)室”在四川雅礱江錦屏水電站投入使用，實(shí)驗(yàn)室垂直巖石覆蓋約2400米，厚度居世界第一。這標(biāo)志著中國(guó)已具備了世界一流的潔凈、低輻射的物理學(xué)重大基礎(chǔ)前沿研究的自主地下實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。為了躲避宇宙射線的干擾，PandaX實(shí)驗(yàn)就在這里進(jìn)行。

　　這是我國(guó)開展的首個(gè)百公斤級(jí)大型暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)利用在空氣中提純的惰性元素氙（Xe）作為探測(cè)媒介來尋找暗物質(zhì)；由上海交通大學(xué)牽頭，包括山東大學(xué)、中科院上海應(yīng)用物理研究所、北京大學(xué)、雅礱江流域水電開發(fā)有限公司、美國(guó)馬里蘭大學(xué)和美國(guó)密歇根大學(xué)的40多位研究人員參與。PandaX項(xiàng)目正式啟動(dòng)，使世界上液氙暗物質(zhì)直接探測(cè)領(lǐng)域呈現(xiàn)“三足鼎立”之勢(shì)。目前最有影響力的實(shí)驗(yàn)主要是在意大利Gran?Sasso國(guó)家地下實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的XENON100暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)、美國(guó)南達(dá)科他州的大型地下氙項(xiàng)目LUX和中國(guó)錦屏山實(shí)驗(yàn)室的PandaX項(xiàng)目。

　　季向東清楚地記得第一次到錦屏山的日期：2009年的3月17日。那時(shí)，錦屏山隧道剛貫通半年多，洞壁一直在冒水。穿著長(zhǎng)雨靴，趟著一尺多深的水，季向東進(jìn)了隧道。他說：“我們就是要在這樣極端的環(huán)境下，爭(zhēng)取把暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)的精度做到極致?！泵刻?，上海交大暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)組的常駐教師和學(xué)生，從隧道東出口的營(yíng)地宿舍出發(fā)，坐車進(jìn)入隧道的實(shí)驗(yàn)室。中午回宿舍吃飯后再進(jìn)洞，直到晚上。

　　為了揭開“暗物質(zhì)之謎”，世界各國(guó)一直在“賽跑”。暗物質(zhì)的直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)在多個(gè)國(guó)家的地下實(shí)驗(yàn)室中開展了近20年，技術(shù)也日趨成熟。最近10年，特別是利用液氙的探測(cè)技術(shù)被發(fā)展出來以后，暗物質(zhì)的直接探測(cè)進(jìn)入了一個(gè)新的階段。大型的液氙探測(cè)器已經(jīng)建造運(yùn)行，噸級(jí)的實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)在建造中。最近實(shí)驗(yàn)結(jié)果的種種跡象表明，“我們正處在發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)的邊緣”。

　　2014年8月，PandaX研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布了使用120公斤級(jí)液氙探測(cè)器所獲得的首批數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)以往國(guó)際上發(fā)現(xiàn)的疑似輕質(zhì)量暗物質(zhì)信號(hào)提出質(zhì)疑。同年8月，《科學(xué)》雜志以《探索暗物質(zhì)，中國(guó)團(tuán)隊(duì)迎頭趕上》為題，報(bào)道了上海交大牽頭的PandaX科研團(tuán)隊(duì)暗物質(zhì)探索實(shí)驗(yàn)取得顯著成果，該實(shí)驗(yàn)識(shí)別WIMPs（弱相互作用重離子）的靈敏度已經(jīng)達(dá)到國(guó)際上較為領(lǐng)先的水平。接受采訪的國(guó)際上其他幾個(gè)實(shí)驗(yàn)合作組肯定了PandaX研究團(tuán)隊(duì)“在暗物質(zhì)研究領(lǐng)域取得了非?？焖俚陌l(fā)展”。

　　2016年7月21日晚，在英國(guó)舉行的兩年一度的國(guó)際暗物質(zhì)大會(huì)上，季向東自豪地向全球同行公布了PandaX二期500公斤級(jí)液氙暗物質(zhì)探測(cè)器運(yùn)行的第一個(gè)物理結(jié)果，在每天3.3萬(wàn)公斤的曝光量下，未發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子蹤跡，對(duì)可能的暗物質(zhì)候選對(duì)象得出了最新的限制。這一探測(cè)的靈敏度處于當(dāng)時(shí)世界最高水平。

　　在季向東看來，“盡管目前暫未發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)粒子蹤跡，但這并不代表我們?cè)谧鰺o用功。恰恰相反，我們通過探測(cè)數(shù)據(jù)排除了不應(yīng)該有暗物質(zhì)存在的區(qū)間，對(duì)可能存在的暗物質(zhì)候選對(duì)象做出了最新的物理限制，這是在暗物質(zhì)探測(cè)道路上邁出的重要一步。”

　　暗物質(zhì)正處于被發(fā)現(xiàn)的邊緣，PandaX項(xiàng)目正吸引著越來越多的世界目光。季向東表示：“我們想要證明，世界一流的暗物質(zhì)研究在中國(guó)是可能的。”

　?。ū緢?bào)記者?曹繼軍?顏維琦）

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