用液氮浸泡過的玫瑰花被砸到地上。
  玫瑰花瞬間變成晶瑩的碎片。
  世界最靈敏暗物質探測器有望明年在川運行,成都學生可到地下實驗室研究學習
  一支嬌艷欲滴的紅玫瑰,放進一杯不斷涌出白霧的神秘物質里,幾分鐘後取出玫瑰花砸到地上,玫瑰花瞬間變成晶瑩的碎片散落一地。11月28日下午,上海交通大學教授、國家“千人計劃”專家季向東到成都七中林蔭校區,作了一堂關於“暗物質”的講座。季向東帶領著一支團隊在四川錦屏山2500米深的地下神秘實驗室里,探尋宇宙中最神秘粒子——暗物質的存在。對該領域感興趣的成都學子,將有望在假期進入這一世界頂級的實驗室學習。
  精彩魔術演繹科學奧秘
  “這是一朵鮮艷的玫瑰,現在我把它放到這杯液氮中,大家猜會發生什麼?”當季向東說完這句話後,成都七中的同學個個將脖子伸得直直的,目不轉睛地盯著杯子里的玫瑰。幾分鐘過後,季向東一邊準備取出玫瑰,一邊維持著秩序,“大家閃開哦!閃開哦!”
  “啪”的一聲,季向東將玫瑰砸在地上。幾分鐘前還嬌艷欲滴的玫瑰,此時已經變成晶瑩的碎片散落一地。這個巨大變化,讓所有同學都發出“哇”的感嘆聲。季向東告訴同學們,經過液化處理的惰性氣體有著超低的溫度,反過來講,只要給惰性氣體一個超低的溫度,它就可以被液化。
  隨後,季向東話峰一轉講到了暗物質,“我們正在進行的暗物質的實驗就要用到這種液化後的惰性元素,只不過用的不是液氮而是液氙和液氖。”
  地下2500米的執著探究
  早在 2010 年,季向東領銜的PandaX計劃就已經開始。為了躲避宇宙射線的干擾,這個計劃在中國首個極深地下實驗室“中國錦屏地下實驗室”進行,位置在四川雅礱江錦屏水電站。
  季向東說,他第一次到錦屏山的時間是2009年3月17日。當時,錦屏山隧道剛貫通半年多,洞壁一直在冒水。他和伙伴們戴著安全帽、穿著長雨靴,淌著一尺多深的水,到錦屏山隧道裡面查看情況。這個實驗室垂直岩石覆蓋約2500米,厚度居世界第一,這標志著中國已具備了世界一流的潔凈、低輻射的物理學重大基礎前沿研究的自主地下實驗平臺。
  “我們就是要在這樣極端的環境下,爭取把暗物質探測實驗的精度做到極致。”為了抓緊時間工作,季向東的團隊原計劃早上從隧道東出口的營地宿舍坐車進入洞內的實驗室,午間在裡面吃飯,晚上再出洞。但是,洞里與世隔絕,在裡面獃上一天對心理的挑戰極大。最後,大家迫不得已在中午回到地面解決午飯問題,也順便跟自然親近親近。
  在這樣艱苦的環境中,經過不懈地努力,今年8月24日,這個以中國科學家為主導的大型暗物質探測實驗組PandaX在上海交通大學發佈了使用120公斤級液氙探測器所獲得的首批數據。實驗結果對以往國際上發現的疑似輕質量暗物質信號提出質疑。8月26日,《Science》雜誌以《探索暗物質,中國團隊迎頭趕上》為題,報道了上海交大牽頭的PandaX科研團隊暗物質探索實驗取得顯著成果。
  成都學生可到實驗室學習
  季向東說,選擇來成都作講座,是因為這個世界頂級的實驗在四川進行,他很想把它介紹給四川的同學,這是什麼樣的實驗?它是怎麼做的?現在都有哪些進展?“很多人覺得它神秘,我想用科普的方式講出來,其實它很好玩。”
  季向東還有一個想法,通過講座吸引感興趣的同學,拉近科學前沿與同學之間的距離,讓同學們加入到這項世界頂級的實驗中。季向東說,只要同學們有興趣,可以利用寒暑假到實驗室實習,親身感受實驗的魅力。
  延伸閱讀
  暗能量占宇宙總能量73%
  對許多人來說,“暗物質”“暗能量”仍然是個神秘的話題,它似乎看不見也摸不著。季向東說,我們平常所熟知的水、食物、建築、地球、太陽等等,都屬於普通物質,它們僅僅占所有物質的4%!進一步說,暗能量約占宇宙總能量的73%,暗物質約占宇宙總能量的23%,兩者之和就占到宇宙總能量的96%。
  季向東說,暗物質有點像“幽靈”,我們研究的第一個目的就是為了能夠將其探測出來,但目前地球上最靈敏的探測器都無法探測到它的存在。
  現在世界上各團隊用的探測手段各不相同,“我們是利用比較成熟和易於做大的液氙技術,將氙氣製冷至零下100°C,使其變成像水一樣的透明液體。當暗物質跟氙原子發生碰撞時,氙原子就會發光,同時也會產生自由電子。我們的工作就是要想辦法把這些微弱的光和幾個自由電子探測出來,而且確認這些信號不是由其它原因引起的。”季向東表示,還將增高探測設備的圓柱形罐蓋並加註更多的液氙,重達500公斤的世界最靈敏液氙探測器有望明年開始運行。
  華西都市報記者李寰攝影吳小川  (原標題:上海交大教授成都講暗物質:像“幽靈”)
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何韻詩

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