[华西都市报]上海交大教授成都讲暗物质：像“幽灵”[图]

用液氮浸泡过的玫瑰花被砸到地上。

玫瑰花瞬间变成晶莹的碎片。

　　世界最灵敏暗物质探测器有望明年在川运行，成都学生可到地下实验室研究学习

　　一支娇艳欲滴的红玫瑰，放进一杯不断涌出白雾的神秘物质里，几分钟后取出玫瑰花砸到地上，玫瑰花瞬间变成晶莹的碎片散落一地。11月28日下午，上海交通大学教授、国家“千人计划”专家季向东到成都七中林荫校区，作了一堂关于“暗物质”的讲座。季向东带领着一支团队在四川锦屏山2500米深的地下神秘实验室里，探寻宇宙中最神秘粒子——暗物质的存在。对该领域感兴趣的成都学子，将有望在假期进入这一世界顶级的实验室学习。

　　 精彩魔术演绎科学奥秘

　　“这是一朵鲜艳的玫瑰，现在我把它放到这杯液氮中，大家猜会发生什么？”当季向东说完这句话后，成都七中的同学个个将脖子伸得直直的，目不转睛地盯着杯子里的玫瑰。几分钟过后，季向东一边准备取出玫瑰，一边维持着秩序，“大家闪开哦！闪开哦！”

　　“啪”的一声，季向东将玫瑰砸在地上。几分钟前还娇艳欲滴的玫瑰，此时已经变成晶莹的碎片散落一地。这个巨大变化，让所有同学都发出“哇”的感叹声。季向东告诉同学们，经过液化处理的惰性气体有着超低的温度，反过来讲，只要给惰性气体一个超低的温度，它就可以被液化。

　　随后，季向东话峰一转讲到了暗物质，“我们正在进行的暗物质的实验就要用到这种液化后的惰性元素，只不过用的不是液氮而是液氙和液氖。”

　　 地下2500米的执著探究

　　早在 2010 年，季向东领衔的PandaX计划就已经开始。为了躲避宇宙射线的干扰，这个计划在中国首个极深地下实验室“中国锦屏地下实验室”进行，位置在四川雅砻江锦屏水电站。

　　季向东说，他第一次到锦屏山的时间是2009年3月17日。当时，锦屏山隧道刚贯通半年多，洞壁一直在冒水。他和伙伴们戴着安全帽、穿着长雨靴，淌着一尺多深的水，到锦屏山隧道里面查看情况。这个实验室垂直岩石覆盖约2500米，厚度居世界第一，这标志着中国已具备了世界一流的洁净、低辐射的物理学重大基础前沿研究的自主地下实验平台。

　　“我们就是要在这样极端的环境下，争取把暗物质探测实验的精度做到极致。”为了抓紧时间工作，季向东的团队原计划早上从隧道东出口的营地宿舍坐车进入洞内的实验室，午间在里面吃饭，晚上再出洞。但是，洞里与世隔绝，在里面呆上一天对心理的挑战极大。最后，大家迫不得已在中午回到地面解决午饭问题，也顺便跟自然亲近亲近。

　　在这样艰苦的环境中，经过不懈地努力，今年8月24日，这个以中国科学家为主导的大型暗物质探测实验组PandaX在上海交通大学发布了使用120公斤级液氙探测器所获得的首批数据。实验结果对以往国际上发现的疑似轻质量暗物质信号提出质疑。8月26日，《Science》杂志以《探索暗物质，中国团队迎头赶上》为题，报道了上海交大牵头的PandaX科研团队暗物质探索实验取得显著成果。

　 　成都学生可到实验室学习

　　季向东说，选择来成都作讲座，是因为这个世界顶级的实验在四川进行，他很想把它介绍给四川的同学，这是什么样的实验？它是怎么做的？现在都有哪些进展？“很多人觉得它神秘，我想用科普的方式讲出来，其实它很好玩。”

　　季向东还有一个想法，通过讲座吸引感兴趣的同学，拉近科学前沿与同学之间的距离，让同学们加入到这项世界顶级的实验中。季向东说，只要同学们有兴趣，可以利用寒暑假到实验室实习，亲身感受实验的魅力。

　 　延伸阅读

　　暗能量占宇宙总能量73%

　　对许多人来说，“暗物质”“暗能量”仍然是个神秘的话题，它似乎看不见也摸不着。季向东说，我们平常所熟知的水、食物、建筑、地球、太阳等等，都属于普通物质，它们仅仅占所有物质的4%！进一步说，暗能量约占宇宙总能量的73%，暗物质约占宇宙总能量的23%，两者之和就占到宇宙总能量的96%。

　　季向东说，暗物质有点像“幽灵”，我们研究的第一个目的就是为了能够将其探测出来，但目前地球上最灵敏的探测器都无法探测到它的存在。

　　现在世界上各团队用的探测手段各不相同，“我们是利用比较成熟和易于做大的液氙技术，将氙气制冷至零下100°C，使其变成像水一样的透明液体。当暗物质跟氙原子发生碰撞时，氙原子就会发光，同时也会产生自由电子。我们的工作就是要想办法把这些微弱的光和几个自由电子探测出来，而且确认这些信号不是由其它原因引起的。”季向东表示，还将增高探测设备的圆柱形罐盖并加注更多的液氙，重达500公斤的世界最灵敏液氙探测器有望明年开始运行。

来源：《华西都市报》 2014.11.29 第0a02版

原文： 上海交大教授成都讲暗物质：像“幽灵”