跟所有細(xì)節(jié)“較勁”，將一切推到極限

2010年，中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室正式運(yùn)行。

中國錦屏地下實(shí)驗(yàn)室一期門口。受訪者供圖

率先入駐的，是清華大學(xué)牽頭的盤古計(jì)劃（CDEX）高純鍺暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)和上海交通大學(xué)牽頭的熊貓計(jì)劃（PandaX）液氙暗物質(zhì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。兩大項(xiàng)目，都是對(duì)暗物質(zhì)進(jìn)行直接探測(cè)，即測(cè)量暗物質(zhì)粒子直接彈性碰撞普通物質(zhì)引起的反沖核的數(shù)量和能量等數(shù)值。

隨著合作組對(duì)輻射本底的要求越發(fā)苛刻，高純無氧銅也不能直接拿來就用。清華大學(xué)工程物理系副教授馬豪說，材料只要在地面上，就會(huì)被宇宙射線撞擊，產(chǎn)生新的“噪聲”。于是，課題組要將高純無氧銅送到地下實(shí)驗(yàn)室，將銅電解再重組，去掉那些宇生同位素。

探測(cè)暗物質(zhì)最核心的裝置，就是高純鍺探測(cè)器。

傳統(tǒng)高純鍺探測(cè)器及其譜儀被廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究、核監(jiān)測(cè)、核應(yīng)急、國土安全和放射性管理等領(lǐng)域。但要探測(cè)暗物質(zhì)，對(duì)鍺的純度要求更高。

千足金叫“999”金，意思是含金量千分?jǐn)?shù)不小于999。而課題組需要的鍺，其純度要達(dá)到12至13個(gè)9。

目前，國內(nèi)還沒有制備這種大質(zhì)量高純鍺晶體的能力。

不過，在十余年尋找暗物質(zhì)過程中，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)攻克了探測(cè)器制造技術(shù)?，F(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)已能做出商業(yè)級(jí)別的高純鍺探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化。

CDEX合作組的高純鍺探測(cè)器，就置身實(shí)驗(yàn)室白色聚乙烯伸縮門后。

CDEX合作組學(xué)生在進(jìn)行材料放射性本底測(cè)量。攝影：李忠明 趙衛(wèi)華

它身處重重保護(hù)之下：1米厚的聚乙烯材料，用來慢化和吸收中子；20厘米厚的鉛層，用來屏蔽外部伽馬射線；20厘米厚的含硼聚乙烯，可以吸收熱中子；20厘米厚的高純無氧銅，則用來屏蔽外部鉛和含硼聚乙烯的伽馬射線。

2013年，CDEX合作組發(fā)表了我國首個(gè)暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2014年，給出點(diǎn)電極高純鍺暗物質(zhì)探測(cè)方面國際最靈敏實(shí)驗(yàn)結(jié)果。值得一提的是，這一結(jié)果，利用相同探測(cè)技術(shù)，確定性地排除了美國CoGeNT實(shí)驗(yàn)組給出的暗物質(zhì)存在區(qū)域。而PandaX的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，曾入選2016年度《科技導(dǎo)報(bào)》十大科學(xué)進(jìn)展和2017年度美國物理學(xué)會(huì)亮點(diǎn)。

無人知曉暗物質(zhì)粒子的真身。各個(gè)暗物質(zhì)探測(cè)團(tuán)隊(duì)，其實(shí)都在畫“排除線”。所謂排除線，意思就是，這一塊區(qū)域我們已經(jīng)找過了，沒有，可以再去別處找找。

排除線畫得越多，暗物質(zhì)可能的藏身空間就會(huì)被收縮得越小，尋找就能更加有的放矢。