深埋地下2400米，这个实验室有何玄机？

在位于四川凉山锦屏山隧道中部地下2400米处，有一座现实版“地下城”，它是世界上最深、最大的极深地下实验室——中国锦屏地下实验室。一些顶尖科学家在这里追寻“宇宙幽灵”——暗物质，进行核天体物理研究等，一旦取得突破，将颠覆人们的认知。

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地下2400米建实验室，有何意义？

锦屏地下实验室位于四川凉山锦屏山地下2400米处，总容积33万立方米，历时三年施工完成，并于2023年12月投入科学运行。

从四川西昌出发，约三个小时车程，才能抵达项目隧道的入口。沿途山势陡峭险峻，相当于800层楼高的地下，有得天独厚的天然优势。

之所以要在如此深的地下进行研究，原因就在于——辐射。辐射在生活中无处不在，主要来自宇宙射线和周边环境中的各种事物。“如果在日常环境中开展暗物质探测，难度不亚于在人声鼎沸的足球场，寻找一根绣花针落地的声音。”李宏璧说。

因此，开展研究需要建造一个没有宇宙射线“捣乱”、环境背景辐射又极低的实验室。国际上类似的实验室一般都建在极深的地下，因为深地实验室能利用上部深厚的岩石，屏蔽宇宙射线。

在锦屏地下实验室建成前，我国从事暗物质探测等基础科学研究的高校只能租借国外实验室的角落开展研究，由于租借的场地小且在使用时受制于人，难以取得实质性成果。因此，在国内建成自己的深地实验室，一直是这些科学家心中的梦想。

然而，实现梦想的建设过程困难重重。

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建成自己的深地实验室，有何难题？

难题一：岩爆防治

锦屏地下实验室埋深超过2400米，岩体承受的最大压力超过113兆帕，相当于11000多米的水压力作用在岩石上。实验室开挖期间发生1次极强岩爆，产生的能量相当于2.3级地震，造成1000立方米岩石出现垮塌。

难题二：治理氡气

深厚的山体可以阻挡来自太空的射线，但山体岩石会释放氡气，形成新的放射源，对深地实验造成极大干扰。

为了做到全球最低环境辐射，深地实验室建设首创了一种做法：给11万平方米的洞室表面量身定做一件特殊的“防护服”，包含10层材料、共10厘米厚，这10层材料铺开后，可以铺满140个标准足球场。

这件“防护服”有5万余米拼接缝，20多万个膨胀螺栓和5万多根锚杆组成它的25万多个“扣子”。对此，李宏璧和同事们逐一进行检测，确保每条缝、每个“扣子”都合格，最终实现了零渗水点的工程奇迹，氡气抑制率超99%。

难题三：设备材料的放射性要满足要求

为打造极致纯净的实验环境，建筑材料和设备除满足一般工程要求外，其放射性也需要满足要求。

现有产品不满足要求，李宏璧和同事们就顶住巨大的工期压力开展定制和研发。“我们停工7个月，会同科研机构集体攻关，才研发出满足要求的低辐射水泥。”此外，团队还研发了低辐射岩棉、金刚砂、防火板等特种建材以及一大批不锈钢定制的机电设备。

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首批科研团队已入驻，期待更多成果

攻克难题的过程，也是一次校企共建国家重大科技基础设施的尝试。

2008年，锦屏水电站施工时，建成两条长17.5公里、最大埋深约2525米的锦屏山隧道，而这正是清华大学苦苦寻找的建设深地实验室的场所。于是，工程团队经过科学论证，和高校合作共建锦屏地下实验室。

2023年12月，实验室二期工程完工后，首批来自清华大学、上海交通大学等高校的10个科研团队正式入驻实验室，集合了粒子物理、核天体物理、深地医学、芯片封装软错误测试、微弱力测量等多学科交融的深地科学研究中心已初步成形。

作为一个大科学设施，锦屏地下实验室不仅可以为暗物质研究、中微子测量、核天体物理等宇宙科学提供最适宜的实验条件，同时也为地球深地研究，特别是深地生物学、深地医学提供一个绝佳的研究平台。

期待这里产出更多科研成果

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