在全球最深最大地下實驗室守候來自宇宙深空的信號
今年春節，上海交通大學物理與天文學院副教授黃俊挺在四川錦屏山下約2400米處、世界最深最大的地下實驗室，和項目組的師生過一個科研人的“浪漫”春節，他們將留守實驗室，為PandaX-4T暗物質實驗新年后恢復運行做準備。“這確實是一次難得的經歷。我希望以后有機會帶孩子也上山來看一看，也希望大家能讓自己的孩子一起來看看，了解科學研究的多維‘酷’面。”黃俊挺說。
從2月1日起，黃俊挺就開啟了實驗室的值守生活：每天早晨9點準時開啟一天工作，監測實驗室的運行設備是否正常。就在近日晚間記者連線他時，電話中還突然響起急促警報聲，原來是監測系統網頁由于短暫沒連上網而發出警報，“探測器系統比較復雜，有許多參數需要時刻監測。一旦有情況，我們要隨時處理。”
PandaX-4T探測器升級，年后恢復物理取數
“這段時間是PandaX實驗恢復運行的關鍵階段。去年底我們完成了探測器的升級，并將液氙灌回了主探測器，目前還需要恢復水屏蔽體，需要向屏蔽體水罐里灌900噸純水，以進一步隔絕宇宙射線的本底輻射。”黃俊挺告訴記者，原本他們只在白天注水，但為了加快進度，現在每天24小時注水，他們輪流值班，“而且我們近期安裝了反符合系統的幾百只光電倍增管，寒假期間也要為它們準備高壓和讀出系統”。
錦屏地下實驗室于2010年啟動，2021年開始擴建，經歷三年時間，實驗室二期于去年12月投入科學運行，其33萬立方米的超大空間讓這里成為世界上埋深最深、容積最大的地下實驗室。更大的空間讓粒子和天體物理氙探測實驗（PandaX）和暗物質實驗（CDEX）等項目也再次升級。
其中的PandaX實驗是利用液氙尋找宇宙中暗物質。實驗由上海交通大學牽頭，聯合北京大學、北京航空航天大學、山東大學、復旦大學、中國科學技術大學、中山大學、南開大學、成都理工大學和雅礱江水電公司等共同參與。
PandaX實驗合作組成立于2009年，團隊已先后自主研制了三代液氙探測器，探測靈敏度達到國際領先水平，目前正開展第三代四噸級實驗PandaX-4T，試運行數據已再次刷新暗物質探測的極限，并在國際上首次系統全面研究了暗物質電磁屬性。團隊的最終目標是打造一個40至50噸級的液氙探測器。
去年，因為實驗室擴建，PandaX-4T實驗停機一年，項目組借此對探測器進行升級，并計劃在2024年上半年恢復物理取數。
期待暗物質研究出現突破
對于全球科學家來說，經歷多年共同努力，對于暗物質的理解不斷加深，但是否能夠尋找到暗物質，全球科學界都仍然在探索之中。
“尋找暗物質的最佳場所是地下。”黃俊挺告訴記者，頭頂上巖石越厚，在地下越深，對實驗就越有利，因為巖體能屏蔽宇宙線帶來的“噪音”。
現在，錦屏地下實驗室頂上有2400米厚度的巖石，實驗室墻體還包裹了由橡膠、混凝土等材料混合而成的10厘米厚的保護結構，能阻止周圍巖體釋放的水和放射性氡氣，以免暗物質探測實驗受到干擾。
過去十多年中，PandaX實驗的運行加深了人們對暗物質的理解。去年，團隊關于暗物質電磁屬性，即暗物質究竟有多暗的論文刊登于《自然》雜志。同時，團隊還在物理學頂級期刊《物理評論快報》上發表多篇論文，給出了世界領先的結果。
PandaX實驗的另一個重要科學目標是研究中微子的基本性質。“中微子雖然在上世紀50年代就已經被科學家‘看’見了，但是中微子還有很多神秘的特點等待我們揭曉。”黃俊挺告訴記者，比如，中微子是否是它自己的反粒子，如果實驗能夠驗證中微子是自己的反粒子，那么這可能解答為什么中微子的質量比電子質量還小至少100萬倍，以及為什么宇宙由正物質主導而非由反物質主導等長期困擾科學界的問題。
和黃俊挺一起在錦屏地下實驗室值守的還有合作組內近10名來自上海交通大學、北京大學、南開大學、復旦大學、中山大學的師生。上海交通大學物理與天文學院博士研究生曾鑫寧就是其中之一。“2018年聽過我們學院教授、上海李政道研究所副所長劉江來老師的一場報告，我感到宇宙星辰也與我有關。”曾鑫寧說，好多學長都參與過探測器的早期研究，很榮幸今年春節能接過他們的接力棒，堅守在2400米深的地下實驗室，保證探測器的持續穩定運行，“在這樣的特殊時刻為我國科研事業貢獻自己的力量，也讓我的春節過得更加充實而有意義”
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