Yerin 2,400 metre altındaki laboratuvar nasıl bir deneyim?
Kaynak: Tsinghua Çalışma Odası
Editörün Notu
Tsinghua'da çeşitli laboratuvarlar var, 2000 kilometre uzaklıktaki gizemli Daliang Dağı'nın altındaki CJPL Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı sessizce seçildi. Dünyanın en derin laboratuvarı Defne çelengi. Laboratuvar, "son derece derin yeraltı ve çok düşük radyasyonlu arka planda sınır fiziği deney tesisi" inşa ediyor ve aynı zamanda 21. dünya fizik dünyasında örtülü "kara bulutların" tespitini de taşıyor Karanlık madde -Önemli işlev.
Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı'nın belgesel videosu
Tsinghua'nın en temiz laboratuvarı
Karanlık madde, evrendeki aydınlık olmayan maddeyi ifade eder. Astrofizik, kozmoloji ve parçacık fiziği araştırmaları, evren maddesinin kütlesinin yaklaşık% 85'inin yalnızca yerçekimine katkıda bulunan karanlık maddeden oluştuğunu gösteriyor. o" Son derece utangaç " Şimdiye kadar sıradan insanları selamlamıyor, Dünyadaki hiçbir deney henüz bulamadı .
"Utangaç" karanlık madde
Utangaç karanlık madde parçacıkları bulmanın en büyük zorluğu, "Temiz" bir deneysel ortam oluşturun . Kirlilik deneylerinin gürültüsü, kozmik radyasyon ve çevresel radyasyondan gelir. Bunların arasında, evrendeki yüksek enerjili ışınlar geniş bir enerji dağılımına ve güçlü bir nüfuziyete sahiptirler, ya ekranlama için birkaç metre kalınlığında kurşun levha kullanmak için çok para harcarlar ya da doğal bir barınakta deneyler yaparlar. Dünyanın her yerinden bilim adamları yeraltına girmeyi seçti, En derin delikteki en hassas dedektörle uzaktaki evrene bakın .
21. yüzyılın başında, Tsinghua Üniversitesi Mühendislik Fiziği Bölümü'ndeki öğretmenler de karanlık madde üzerinde çalışıyorlardı.İlk önce dünyadaki karanlık madde için yüksek saflıkta germanyum ölçüm şeması önerdiler, ancak uygun deneysel koşullara sahip olmadıkları için Amerika Birleşik Devletleri'nden bir ekip liderliği ele aldı. O zamanlar Mühendislik Bölümü öğretmenleri ancak Güney Kore gibi yabancı yeraltı laboratuvarlarıyla işbirliği yaparak araştırma yapabiliyordu.
Son derece derin yeraltı laboratuvarı, temel fiziğin sınır araştırmalarında sıkışmış bir boyun problemi haline geldi. Mühendislik öğretmenleri araştırmaya katılırken aynı zamanda uygun lokasyonlar arıyorlar. "Altın" bulmak için Hebei'deki altın madenlerine gittiler, ayrıca kuzeydoğudaki kömür madenlerine de "maden" bulmak için gittiler ve ayrıca Qinling Dağları'ndaki tünellere de gittiler, ancak her zaman başarısızlıkla geri döndüler.
Tsinghua Üniversitesi Mühendislik Fiziği Bölümü'nde doktora danışmanı ve baş araştırmacı olan Profesör Yue Qian, 2008 Olimpiyat Oyunları'nın açılış törenine kadar, açılış töreninde Jinping Hidroelektrik Santrali'nin trafik tünelinin 2.400 metre derinliğe ulaşarak başarıyla tamamlandığı haberinin altında yuvarlanan bir mesaj gördü. Demir pabuçları kırdıktan sonra bulunacak hiçbir yer yok. Mühendislik Bölümü öğretmeni çok heyecanlandı ve hemen hidroelektrik santraliyle iletişime geçmeye başladı.
Kozmik ışınları korumak için 2.400 metrelik bir dağ kullandılar ve bir metre kalınlığında polietilen bir ev inşa ettiler.En az radyoaktif içerikli Polonya kurşunu getirdiler.Ginping'de en düşük arka plana sahip çimentoyu buldular ve satın aldılar. 24K altından 100 kat daha saf 6N (% 99,9999) bakırdan, çevresel arka planı azaltmak için her yolu deneyin.
2400 metre yeraltı polietilen ev
2010 yılı sonunda laboratuvar devreye alındı. 2013 yılında, Tsinghua Üniversitesi liderliğindeki Yüksek Saflıkta Germanyum Doğrudan Algılama İşbirliği Grubu (CDEX) Çin'in ilk bağımsız karanlık madde araştırma sonuçlarını yayınladı ve araştırma düzeyi uluslararası ilk kampa ulaştı.
İşbirliği ekibi 2014 yılında başka bir ağır sonuç elde etti - 10GeV'nin altındaki enerji bölgesinde benzer dedektörlerin en hassas deneysel sonuçları, ABD CoGeNT deney grubu tarafından uzun yıllar ilan edilen karanlık madde varlığını belirleyici olarak dışladı. Kısa sürede ülkemizin karanlık madde doğrudan tespit deneyini yapın Sıfırdan, araştırma seviyesi "takip etme" den "paralel çalışma" ya kadar uluslararası ileri seviyeye ulaştı.
2014 yılında, Tsinghua Üniversitesi ve Yalong River Basin Hydropower Development Co., Ltd., mevcut yeraltı deney alanını 4.000 metreküpten 300.000 metreküpe çıkaracak olan "Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı" nın ikinci aşamasını ortaklaşa inşa etmek için bir anlaşma imzaladı.
Temmuz 2019'da Tsinghua Üniversitesi Başkanı Qiu Yong, "Aşırı Derin Yeraltı ve Son Derece Düşük Radyasyonlu Arka Plan Frontier Fizik Deney Tesisi" nin açılış töreninde, Tsinghua Üniversitesi ve Yalong River Basin Hydropower Development Co., Ltd.'nin 2009 yılında bir anlaşma imzaladığına dikkat çekti. İşbirliği anlaşması "Kılıcı keskinleştirmek için on yıl." Bu bilimsel araştırma kılıcı hala döküm sürecindedir, ancak parlaklığı başlangıçta ortaya çıktı. Laboratuvarın gelecekte daha da göz kamaştırıcı sonuçlar elde edeceğine inanıyorum.
O zamandan beri Tsinghua, dünyadaki en "temiz" laboratuvara sahip.
Dr. Tsinghua'nın dağlardaki "temiz onarım" hayatı
Sabah yedide kalkıp deneyler yapmak, hata ayıklamak ve ekipmanı kontrol etmek için mağaraya girin.Mağaradan çıktıktan sonra araştırma verilerini ofiste işleyeceğim.Kahvaltı, öğle ve akşam yemeklerinde düzenli olarak yemek yiyin - burada büyük bir süpermarket yok ve yemeklerden sonra yemek yok. Kuryenin Xichang şehir merkezine gönderilmesi ve ardından şoförden onu dağdan geri almasını istemesi gerekiyor. Konuşanlar, ofiste birlikte görev yapan birkaç sınıf arkadaşıydı, konuşmadan sonra söyleyecek hiçbir şeyleri olmayacaktı.
Nobel Ödülü'nü ne zaman alacaksın? Mağarada deneyler yapan doktora öğrencilerine deneylerini tanıttıktan sonra bu soru hep sorulacak. Ama onlar için, kulağa uzun gelen deneyler, deliğe sıvı nitrojen eklemek, dedektörde hata ayıklamak ve veri toplamak için sadece önemsiz bir yaşamdı.
Laboratuvardaki doktora öğrencileri saçlarına nitrojen püskürttü
Sıkıcı deneyde, kendi küçük eğlencelerini de yarattılar. Sıvı nitrojen eklerken, boşaltılan nitrojeni kullanarak saçınıza üfleyin ve kimsenin göremeyeceği bir şekil verin; Biyi en büyük güce sahiptir ve algılama cihazını hızlı ve iyi kapatabilir ...
Deneyler dışında hayat daha da "zengin ve renkli" . Ara sıra, yerel çiftçilerden küçük yerli domuz eti satın aldılar ve yiyecekleri iyileştirmek için küçük domuz etini kızartmak için çatıya bir mangal kurdular. Gece derin olmadığında ve dağ meltemi eserken, karmaşık deneysel verileri ve gizemli yıldızlı gökyüzünü geçici olarak unutarak nehir manzarasının tadını çıkaracak ve onunla ziyafet çekeceksiniz. Matsutake hasat mevsiminden sonra, deneyden sonra mantar toplamak için yerlileri dağa kadar takip ettiler. Dağcılık becerisinden yoksun olanlar, dağa çıkmak için hem ellerini hem de ayaklarını kullandılar ve ayrıca aşağı inmek için ellerini ve ayaklarını kullandılar.
Tırmanmanın hikayesini anlat
Eğlenceye bağımlı olan araştırmacılar
İnsanlar eğlenceli şeylere bağımlıdır. Farklı insanların farklı eğlence tanımları vardır. Bazı insanlar oyunlara bağımlıdır, bazıları maceracıdır ve bazıları bilinmeyeni keşfetmeye bağımlıdır. Tsinghua Üniversitesi Mühendislik Fiziği Bölümü'nde araştırmacı olan Li Jianmin şunları söyledi: "Böylesine derin bir delikte, tüm gürültüyü en aza indirmek için mümkün olan her şeyi yapmalısınız. Araştırmacılar bunun çok eğlenceli olduğunu düşünüyor." Karanlık madde araştırmalarına bağımlı olan bu öğretmen ve öğrenci grubu, en derin delikte sessizce araştırma yapıyor. En zayıf ışık demetini bekliyorlar .
2018 yılında, CDEX işbirliği grubu, o zamanki 4-5GeV enerji aralığında dünyanın en iyi karanlık madde algılama hassasiyeti deneysel sonuçlarını yayınladı. Ekim 2019'da CDEX-1B deney sisteminin dört yıl çalıştırılmasıyla elde edilen deneysel verileri kullanarak, İşbirliği ekibi ayrıca 100 megaelektron voltluk kütle bölgesinde açık karanlık madde için dünyadaki karanlık maddenin doğrudan tespiti için en iyi sonuçları verdi.
Şimdi, Jinping Yeraltı Laboratuvarı projesinin ikinci aşaması olan "Aşırı Derin Yeraltı ve Son Derece Düşük Radyasyonlu Arka Plan Sınır Fiziksel Deney Tesisi" projesi, dünyanın en büyük İtalyan LNGS yeraltı laboratuvarı ve Kanada'nın en derin SNO'su ile aynı olan inşaatına başladı. Yeraltı laboratuvarı ile karşılaştırıldığında, Çin Jinping Yeraltı Laboratuvarı en derin kaya kapsamına, en küçük kozmik ışın akısına ve en büyük deneysel alana sahiptir. , Rahat ulaşım, yeterli elektrik ve su kaynakları ve eksiksiz altyapı avantajlarına sahip, Dünyadaki derin yer fiziği deneylerinin merkezi olması bekleniyor.
Jinping dağ manzarası
Gelecekte, laboratuvar derinliklerdeki büyük temel sınır araştırmalarına yönelecek ve karanlık maddenin doğrudan tespiti üzerine deneyler, nötrino içermeyen çift beta bozunması üzerine deneyler ve nükleer astrofizik ve yıldız evrimi alanındaki anahtar çekirdeklerin sentez süreci gibi temel bilimlerde sınır araştırmaları gerçekleştirecek.
Tsinghua Üniversitesi'nin Jinping Yeraltı Laboratuvarı da Daha fazla öğrencinin Jinping'e girmesini, yalnızlığa katlanmasını ve o ışığı bulmasını bekliyorum .
