讓國際前沿科學在中國成為可能

　　【知識人·強國夢】

　　開欄的話：知識分子是社會的精英、國家的棟梁、人民的驕傲，也是國家的寶貴財富。或許，他們正在從事的工作很難為公眾所熟知；或許，他們在蕓蕓眾生中默默無聞，但他們卻始終以質樸深沉的家國情懷、義不容辭的責任擔當，在創新發展的實踐中，為實現全中國人民心中的夢想而奮力拼搏著。從今天起，本報開設《知識人·強國夢》專欄，講述他們的故事。讓我們跟隨記者的筆觸，一起走進他們的工作場景，一起探尋他們的精神世界。

　　暗物質被科學家比作“籠罩在21世紀物理學天空中的烏云”，季向東將其稱作宇宙中的“幽靈”。在中國四川錦屏山山體內，季向東帶領著“熊貓計劃”PandaX團隊，在2400米的地下，夜以繼日捕捉“幽靈”。

　　2010年，中國首個極深地下實驗室“中國錦屏地下實驗室”在四川雅礱江錦屏水電站投入使用，實驗室垂直巖石覆蓋約2400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。為了躲避宇宙射線的干擾，PandaX實驗就在這里進行。

　　這是我國開展的首個百公斤級大型暗物質實驗。實驗利用在空氣中提純的惰性元素氙（Xe）作為探測媒介來尋找暗物質；由上海交通大學牽頭，包括山東大學、中科院上海應用物理研究所、北京大學、雅礱江流域水電開發有限公司、美國馬里蘭大學和美國密歇根大學的40多位研究人員參與。PandaX項目正式啟動，使世界上液氙暗物質直接探測領域呈現“三足鼎立”之勢。目前最有影響力的實驗主要是在意大利Gran?Sasso國家地下實驗室進行的XENON100暗物質實驗、美國南達科他州的大型地下氙項目LUX和中國錦屏山實驗室的PandaX項目。

　　季向東清楚地記得第一次到錦屏山的日期：2009年的3月17日。那時，錦屏山隧道剛貫通半年多，洞壁一直在冒水。穿著長雨靴，趟著一尺多深的水，季向東進了隧道。他說：“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?！泵刻?，上海交大暗物質實驗組的常駐教師和學生，從隧道東出口的營地宿舍出發，坐車進入隧道的實驗室。中午回宿舍吃飯后再進洞，直到晚上。

　　為了揭開“暗物質之謎”，世界各國一直在“賽跑”。暗物質的直接探測實驗已經在多個國家的地下實驗室中開展了近20年，技術也日趨成熟。最近10年，特別是利用液氙的探測技術被發展出來以后，暗物質的直接探測進入了一個新的階段。大型的液氙探測器已經建造運行，噸級的實驗也已經在建造中。最近實驗結果的種種跡象表明，“我們正處在發現暗物質的邊緣”。

　　2014年8月，PandaX研究團隊發布了使用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。同年8月，《科學》雜志以《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，該實驗識別WIMPs（弱相互作用重離子）的靈敏度已經達到國際上較為領先的水平。接受采訪的國際上其他幾個實驗合作組肯定了PandaX研究團隊“在暗物質研究領域取得了非?？焖俚陌l展”。

　　2016年7月21日晚，在英國舉行的兩年一度的國際暗物質大會上，季向東自豪地向全球同行公布了PandaX二期500公斤級液氙暗物質探測器運行的第一個物理結果，在每天3.3萬公斤的曝光量下，未發現暗物質粒子蹤跡，對可能的暗物質候選對象得出了最新的限制。這一探測的靈敏度處于當時世界最高水平。

　　在季向東看來，“盡管目前暫未發現暗物質粒子蹤跡，但這并不代表我們在做無用功。恰恰相反，我們通過探測數據排除了不應該有暗物質存在的區間，對可能存在的暗物質候選對象做出了最新的物理限制，這是在暗物質探測道路上邁出的重要一步?！?/p>

　　暗物質正處于被發現的邊緣，PandaX項目正吸引著越來越多的世界目光。季向東表示：“我們想要證明，世界一流的暗物質研究在中國是可能的?！?/p>

　　（本報記者?曹繼軍?顏維琦）

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