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【人才强国新征程】

中国锦屏地下实验室清华大学暗物质实验科研团队：

在地下2400米攀登世界科技高峰

光明日报记者 杨桐彤

四川凉山彝族自治州锦屏山，巍峨耸立，风光秀美，山脚被雅砻江环抱。

从山顶垂直向下2400米处，有目前全球岩石覆盖厚度最深的地下实验室——中国锦屏地下实验室。

在实验室里有一群科技工作者，他们喜欢称自己的科研工作为“守株待兔”。

他们待的“兔”，可非同一般！这是宇宙中的神秘物质——暗物质。暗物质，虽然从未被“看见”，但已被科学家通过天文学众多观测数据得出，约占整个宇宙物质总质量的85%。要知道，我们目前所看到的恒星、行星等普通物质，仅约占整个宇宙物质总质量的15%。

地下，能有效屏蔽宇宙射线对暗物质探测的“噪声”干扰。为了探测到暗物质，这群科技工作者在大山深处、于“黑暗”之中，夜以继日地开展科研攻关，在暗物质直接探测领域走到了世界前列。

暗物质实验组成员在测试新型高纯锗探测器。资料图片

暗物质世界的跋涉者

2023年6月中旬，锦屏地下实验室主任、清华大学双聘教授程建平又来到了实验室二期项目建设现场。看着眼前即将竣工的实验室，程建平激动不已：“这里将大大推动我国在粒子物理和核物理领域的重大基础前沿研究，成为我国乃至世界粒子物理学家探索未知的乐园。”

2003年，面对提高我国基础研究水平的迫切需求，程建平率领十几人的团队，瞄准世界科学前沿，立志从事暗物质直接探测研究。这一做，就是20年。

最开始，我国还没有地下实验室，他们要时常跑到国外的地下实验室做研究。然而，给他们的实验地方仅有2平方米大。为了找寻国内适合暗物质研究的实验场地，程建平团队数年时间里，在全国范围内调研过各种地下空间，但都不太符合实验条件。偶然间，他们看到了锦屏山交通隧道贯通的消息，脑海中瞬间闪过一个想法——“场地有了！”

读出电子学组成员在分析电子学信号。资料图片

于是，他们与雅砻江流域水电开发有限公司合作，共同开始建设实验室。锦屏地下实验室低本底组负责人、清华大学工程物理系研究员曾志，也是最早参与到实验室建设的成员之一。15年来，他已经数不清到锦屏地下实验室的次数和时间，赶上任务紧张，连续待上几个月的情况也时常出现。

“实验室里的钢筋、水泥、骨料、实验仪器设备等都需要满足低辐射本底的要求，我们对每一处细节都进行了精密筛选和测量。”曾志说，实验室宇宙线通量只有约地面水平的一亿分之一，随着实验室从一期4000立方米扩大到二期的30万立方米，这里已成为全世界最深最大最“纯净”的深地实验室，是国际一流的前沿物理实验平台。

15年来，团队集聚了越来越多对科学充满热爱、对宇宙有强烈好奇的科学家和科研人员，在锦屏地下实验室，开展暗物质直接探测研究。

得出我国首个暗物质直接探测物理结果，成功排除美国某实验组宣称“探测到暗物质”的区域，建成国际首个液氮直接浸泡制冷的点电极高纯锗阵列实验系统……团队取得了一系列国际领先的科研成果，使我国暗物质研究实现从“跟跑”到“并跑”，再到局部“领跑”的跨越。

齐心协力突破“卡脖子”难题

过去，在团队成员心中，始终有个坎儿，极大限制了他们做科研的脚步。

那就是探测暗物质的核心装置——高纯锗探测器长期依赖进口。“我们要研发出属于自己的高纯锗探测器！”2010年起，锦屏地下实验室副主任、清华大学工程物理系研究员李元景带领团队踏上了征服探测器的道路。

从零开始，谈何容易！因暗物质的发现对高纯锗探测器的灵敏度要求非常高，李元景与团队既要能够制备高纯度锗晶体，还要摸索探测器制作整套工艺。“每向前走一步，对我们来说都是一道坎儿，而这样的坎儿有无数个。”李元景说。

7年时间，李元景与团队攻克了高纯锗探测器“卡脖子”技术，研发出了我国第一台500克级高纯锗探测器。自此，高纯锗探测器的研发驶入了“快车道”，1公斤级、1.5公斤级也陆续问世。

“做科研就要勇于冲破黎明前的黑夜，一旦迎来第一缕曙光，前方将是万丈光芒。”李元景满怀憧憬地说，“接下来，我们的目标是要完成百公斤级的高纯锗探测器。”