霍思伊

2023年7月，中國錦屏地下實驗室二期C廳。圖/新華

穿越17.5公里長的錦屏山隧道，不仔細看周圍粗糲裸露的巖層，這里和其他隧道沒有太大差別。地面硬化過，車很少，隔一段就有閃著白光的地燈和消防設備。但行駛到隧道中段，會有一點不同，周遭太安靜了，有涼氣和潮氣順著腳底向上爬。此刻，你已置身世界最深地下實驗室的入口，頭頂是2400米厚的巖層。

這是中國首個極深地下實驗室，位于四川涼山錦屏山的腹部，從隧道一側(cè)入口開車到此，只需二十多分鐘，但卻和外面的世界截然不同。地下的輻射極低，和地表相比有上億倍的差距，而在低輻射的“干凈”環(huán)境中，可以探尋關于宇宙、人類和世界的終極問題：宇宙如何演化？人類從哪兒來？

2023年12月，中國錦屏地下實驗室二期正式投入科學運行，它的全稱是“極深地下極低輻射本底前沿物理實驗設施”（以下簡稱“錦屏大設施”），由清華大學與國投集團雅礱江流域水電開發(fā)有限公司（以下簡稱“國投雅礱江公司”）共同建設。自中國錦屏地下實驗室一期建成以來，實驗室在前沿基礎研究領域，成果不斷涌現(xiàn)，已累計發(fā)表高水平論文120多篇，其中2篇刊發(fā)于《自然》雜志，23篇刊于《物理評論快報》。

最早入駐實驗室的兩個團隊，分別是清華大學中國暗物質(zhì)實驗組（英文縮寫CDEX）和上海交通大學粒子和天體物理氙探測器實驗組（英文縮寫PandaX），他們一直在地下捕捉人類看不見的暗物質(zhì)“幽靈”，如果真的發(fā)現(xiàn)，絕對將引發(fā)一場物理學革命?，F(xiàn)在，雖然物理學的未來還具有不確定性，但至少在錦屏地下實驗室，能清晰地聽到宇宙的微弱聲音。

從“游擊隊”到“正規(guī)軍”

四川涼山，雅礱江從青藏高原一路奔騰而下，撞上“兩峰連列如屏”的錦屏山。氣勢如虹的江水被打出了個彎，彎出了150公里的大河灣。河谷深切，天然落差達300多米，成為水力發(fā)電的最好條件。錦屏一級、二級水電站就在錦屏山兩側(cè)隔山相望。在這之間，截彎取直，兩條平行的超長交通隧道從山體腹部深處穿過。工程人叫它們A、B隧道。

2008年8月8日，北京奧運會開幕式當天，清華大學工程物理系暗物質(zhì)團隊成員無意間看到錦屏隧道貫通的新聞。這條令人“激動不已”的新聞說，隧道最大埋深2375米，埋深大于1500米洞段占隧道總長的73.1％。

當時，從北京、安徽的煤礦，到河北的金礦，秦嶺隧道，岳騫四處尋覓礦井和隧道已經(jīng)有四五年了。他是當時清華大學暗物質(zhì)實驗組負責人，也是2009年成立的CDEX實驗組負責人。暗物質(zhì)和暗能量是當代物理學頭上名副其實的“兩朵烏云”，至今仍是最前沿的領域。物理學家早就發(fā)現(xiàn)，宇宙中，人類已知的物質(zhì)只占宇宙質(zhì)量約4.9％，更遼闊無邊的宇宙畫布上，還有一類神秘物質(zhì)約占26.8％，它們不發(fā)光，也不參與電磁相互作用，很難被我們“看見”，因此被稱為暗物質(zhì)。

為了探測到暗物質(zhì)，人類努力了100多年，至今還沒有結(jié)果。物理學家們沒有放棄。他們把探測器放到地下一個安靜角落里，探測器內(nèi)設一個靶標，如果靶物質(zhì)與暗物質(zhì)相撞，就會從中獲得一點極其微小的能量，然后轉(zhuǎn)化成人類可以識別的電、光、熱等信號。岳騫對《中國新聞周刊》說，原理雖然簡單，實驗難度卻非常大，因為暗物質(zhì)仿佛“幽靈”，和普通物質(zhì)相撞的概率極低。即使大型探測器，等上一整天，也未必能遇上一次碰撞。

相比之下，從宇宙進入地球的大量射線和周圍環(huán)境輻射中的放射性核素，平均每天和靶物質(zhì)的碰撞就能達到上億次。“我們不是看不到信號，是看到了太多的信號。要在海量的干擾信號中發(fā)現(xiàn)極少的暗物質(zhì)信號，無異于大海撈針?！痹莉q說。

在地面“清干凈”宇宙射線很困難。意大利國家核物理研究院的物理學家馬可·塞爾維有一個經(jīng)典形容：從地球表面探測暗物質(zhì)，就像在人聲鼎沸的體育場里辨認一個小孩發(fā)出的微弱聲音。所以，實驗室最好建到極深的地下去。那里，厚厚的巖層對宇宙射線有阻擋效果，實驗室所處位置越深，宇宙射線越少。

國際上地下實驗室的選址無非兩種：礦井或隧道。中國錦屏地下實驗室主任程建平是錦屏一期、二期項目的負責人，他對《中國新聞周刊》說，在錦屏之前，中國沒有自己的深地實驗室，清華大學早期的暗物質(zhì)實驗只能借韓國實驗室?guī)灼椒矫椎目臻g進行?！笆芟抻趯嶒瀳鏊?，中國的科學家只能參與別人的基礎研究，無法成為主導者。”

此前，國際上有名的地下實驗室如意大利LNGS、法國Modane和美國DUSEL深度都在1100～1700米之間，最深的加拿大SNO地下實驗室也只有2100米。2009年3月，岳騫第一次進入錦屏山腹部，隧道的施工還在收尾，由于埋深大，滲水多，隧道里到處都是積水，“就像行駛在河里”。他此行有非常重要的任務：在山體內(nèi)最深的地方取一塊巖石樣本，帶回實驗室檢驗，看它“干不干凈”。

后來的檢驗結(jié)果表明，錦屏地下實驗室接收到的宇宙射線量是全世界最低，僅為地表的一億分之一，比意大利LNGS地下實驗室小100多倍，比岳騫以前工作過的韓國Y2L地下實驗室小幾千倍?！皹颖局車膸r石也非常干凈，其天然放射性核素含量比北京地表環(huán)境輻射的幾十分之一到幾百分之一還低?！痹莉q說。而且，相比他此前咨詢過的礦井和隧道，錦屏的科研條件也符合要求。前沿研究對環(huán)境要求很苛刻，除了深度，還要有足夠安全的工作環(huán)境，穩(wěn)定的電力供應等后勤保障。

負責錦屏水電站開發(fā)的國投雅礱江公司，當時還叫二灘公司。2009年5月8日，清華大學與二灘公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方?jīng)Q定共建中國首個極深地下實驗室。選址利用了施工時做巖石力學實驗的一個小實驗洞，在此基礎上擴挖出約4000立方米的空間，到2010年底，實驗室一期投入使用，中國自主的暗物質(zhì)探測實驗也從無到有。

但僅僅從無到有還不夠。實驗室運行到2014年，程建平開始面臨一個兩難的選擇：是否繼續(xù)建設二期？清華和上海交大實驗組的實驗進一步升級，需要更大空間。更多實驗團隊也紛紛提出需求，希望利用極低輻射的環(huán)境開展研究。但同時，一個現(xiàn)實難題擺在了面前：經(jīng)費從哪兒來？

2023年7月，中國錦屏地下實驗室所在的錦屏山隧道口以及旁邊的雅礱江。圖/新華

他打了個比方，“以前我們在這里蓋了一棟住房，清華和上海交大團隊合住在這兒?，F(xiàn)在，國內(nèi)外其他科研機構(gòu)也需要這樣的條件，所以，我們得擴建出一個小區(qū)。問題是，小區(qū)還要‘七通一平，水、電等公用基礎設施都需要巨大的經(jīng)費投入”。而且，留給他的決策窗口期很短：錦屏水電樞紐的所有工程都進入收尾階段，他必須當機立斷，否則等施工隊全部撤離、機械設備也被搬走，此前打好的很多輔助隧洞全部回填，要想再建，重新招標，成本會更高。

“當時真的非常焦慮和糾結(jié)?！背探ㄆ秸f。他還是決定再往前走一步。2014年8月，清華和國投雅礱江公司再次簽署共建協(xié)議，雙方約定各自自籌經(jīng)費，把二期的實驗洞擴挖出來。

幸運的是，2017年，該項目入選國家“十三五”重大科技基礎設施十個優(yōu)先啟動項。2018 年底，獲國家發(fā)改委批復支持建設。自此，錦屏地下實驗室二期正式升級為“錦屏大設施”，并于2020年12月開工。2023年底，“小區(qū)”的“精裝修”基本完成，實驗室二期開始投入使用?！耙郧拔覀兿喈斢谟螕絷?，現(xiàn)在是國家正規(guī)軍了?！背探ㄆ秸f。

打造世界最“潔凈”的實驗室

從一側(cè)洞口開車進入A線隧道，行駛到約9公里處再向南，拐入一條坡度很大的輔助隧道，就可以分別前往二期新挖的四個實驗大廳。與一期相比，二期的實驗室空間擴大了近80倍，可利用空間超30萬立方米。

和裸露著巖石原始面貌的交通隧道相比，這里完全是另一個世界。進入二期實驗廳，入眼都是溫暖明亮的米黃色，光潔，細膩，緊密又貼合地包裹住四周的洞壁，且隨原始的巖層凹凸起伏。

為避免長期在地下工作的人心理壓抑，清華大學特意找美院老師進行視覺設計，將實驗室環(huán)境打造成暖色系。但涂層不只是為了裝飾，它是二期建設施工中最大的挑戰(zhàn)?！八谋砻嬉龅焦饣蜐崈舨徽椿?，因為灰塵里也有放射性核素，會對實驗環(huán)境造成污染。”錦屏地下實驗室管理局工程技術部副主任李宏璧對《中國新聞周刊》解釋。

人類生活環(huán)境中本來就存在的輻射，又稱為本底輻射。物理學家們發(fā)現(xiàn)，暗物質(zhì)探測的“頭號敵人”宇宙射線被消滅之后，“身邊的敵人”成為影響實驗結(jié)果的關鍵。

氡氣是一種由放射性核素鐳-226衰變而來的惰性放射性氣體，會不斷從巖石、土壤以及山體裂隙滲出的水中逸出，建筑材料中的放射性核素也會衰變成氡氣。這些無色無味的污染源不僅影響實驗運行，如果濃度過高，還會對人體產(chǎn)生傷害。因此，為了盡量減少環(huán)境輻射，二期建設者的首要任務，就是“防水抑氡”。

李宏璧介紹，實驗室墻面的米黃色“防護服”雖然厚度僅10厘米，卻由10層結(jié)構(gòu)組成，采用了很多放射性受控的非常規(guī)材料和工藝創(chuàng)新，攻克了一系列技術難題，整合而成的“防水抑氡”方案是世界首創(chuàng)，對山體圍巖釋放氡氣的抑制率達99％。

設計方案時，控制本底的一個核心原則是減少混凝土用量，這源自一期建設中的教訓。清華大學工程物理系研究員曾志是錦屏地下實驗室低本底組負責人，他對《中國新聞周刊》回憶：“一期時，給我的任務就是選水泥，當時工程緊張，現(xiàn)場只用兩種水泥產(chǎn)品。做了實驗才發(fā)現(xiàn)水泥自身的本底也很高，尤其混凝土原材料中有一種納米添加劑，放射性本底特別高?！痹究偨Y(jié)，最初以為是來給暗物質(zhì)研究“做好低本底服務”，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本底控制是深地實驗室的一個核心能力。

完工的中國錦屏地下實驗室二期A1廳，洞壁上覆蓋的米黃色涂層是錦屏獨創(chuàng)的“防水抑氡”層。圖/受訪者提供

到二期建設時，清華團隊變得更小心謹慎。所有施工材料必須經(jīng)過清華的低本底檢測合格后才可以進場，不達標就要更換材料，或和廠家一起聯(lián)合研發(fā)。對工程人來講，這一要求是首次聽說，也就意味著一切要從零開始。

主要施工單位中建三局的錦屏大設施二期項目總工程師譚雷對《中國新聞周刊》說，最難的是材料選擇，有很多不確定性，如果一直找不到合格的材料，還會拉長工期。很多自然形成的無機材料，輻射沒法人工控制，只能通過海量篩選，去碰運氣。“比如砂石，工程項目采購砂石的運輸距離一般不超過10公里，但我們篩選了幾十家砂石料廠，最終選擇了離錦屏地下實驗室100多公里遠的一個廠家，運費比購買材料的成本還要高，真的是不計代價?！?/p>

但建好一個“潔凈”的房子后，降低本底的過程仍沒有完成。環(huán)境中的材料都含有放射性核素，能發(fā)出光子、中子等輻射，也需要屏蔽。為此，實驗人員還要在探測器外建立屏蔽體。CDEX實驗組的探測器已經(jīng)升級到第三代，屏蔽體材料也在不斷更新。曾志說，第一代核心屏蔽材料是鉛和銅，后來發(fā)現(xiàn)國產(chǎn)鉛的本底太高，而進口的羅馬老鉛又成本太高，第二代開始就盡量少用鉛，用更干凈的銅來取代鉛。

到了第三代，實驗組將探測器直接裸浸于一個1725立方米的巨大液氮罐中央，“這一步的技術挑戰(zhàn)非常大。”岳騫解釋，液氮很純，比銅和鉛干凈得多，但因為密度較小，要想起到同樣的屏蔽效果，液氮罐要做得足夠大，這也是升級后的實驗需要更大空間，只能在二期實驗室內(nèi)進行的原因。

對上海交大PandaX實驗組而言，探測器內(nèi)部的本底更加防不勝防。劉江來是上海交通大學李政道研究所和物理與天文學院教授，也是PandaX實驗組的發(fā)言人，他對《中國新聞周刊》解釋，探測器材料本身也在不停地向外釋放本底輻射，其中最讓人討厭的三種本底是氪、氙和氚，這些放射性氣體雜質(zhì)均勻地分布在探測器里面，到現(xiàn)在也不完全清楚它們是從哪兒來的。

他還表示，PandaX實驗組每天采集的數(shù)據(jù)大概是100萬個事件，運行一年之后，最后篩選出的疑似暗物質(zhì)事件也就是2～3個，但即使這2～3個事件，最終也有99％的概率是本底事件。實際上，再去分析這2～3個事件分別來自哪個本底是很難的，但如果不清楚這點，這些信號就可能被誤認為是暗物質(zhì)信號?！拔覀円氡M一切辦法理解每一種不同來源的本底，這是一個非常漫長的過程?！痹诔探ㄆ娇磥恚钪嫔渚€趨零之后，過去忽略不計、極其微小的本底都凸顯出來了，“結(jié)果發(fā)現(xiàn)到處都是本底”。

捕捉看不見的“獵物”

離2024年春節(jié)還剩一周多，PandaX實驗組的博士王秋紅仍在錦屏地下實驗室值班。每天上午，他從監(jiān)測運行的辦公室出來后，小心地向下走過幾段彎折的陡峭樓梯，就站到一個900多立方米的巨型水罐面前。

如果從水罐頂部向下看，就會發(fā)現(xiàn)罐中的水閃著藍色的光，這是水達到極高純度時的樣子。王秋紅對《中國新聞周刊》介紹說，實驗組正對Panda-4T探測器升級改造，重新灌水進去。這些濾過的超純水是很好的屏蔽體，水的中央，就是實驗的核心設備——4噸量級的液氙探測器。

這是上海交大PandaX實驗組的第三代探測器，位于錦屏地下實驗室二期的B2實驗廳，在隔壁的C1實驗廳，清華大學CDEX實驗組的第三代高純鍺探測器即將組裝。同樣是探測暗物質(zhì)，兩個探測器的靶物質(zhì)不同，采用的技術路線也截然不同。

理解這種區(qū)別之前，首先要清楚暗物質(zhì)探測的理論依據(jù)。到目前為止，人們其實不知道暗物質(zhì)究竟是怎樣的粒子，最主流的候選者是一種弱相互作用大質(zhì)量粒子（英文縮寫WIMP），即只通過弱相互作用力和引力，與其他普通物質(zhì)發(fā)生微弱作用。根據(jù)理論模型預測，其質(zhì)量可能在十億電子伏特（GeV）到萬億電子伏特（TeV）間。由于理論計算出的WIMP粒子數(shù)量剛好與宇宙學觀測得出的暗物質(zhì)密度精確吻合，科學家們覺得，這不可能只是一個巧合。所以，從20世紀七八十年代起，WIMP一直被認為是最有希望的理論之一，人們稱之為“WIMP奇跡”。

因此，暗物質(zhì)直接探測實驗基本以WIMP理論為出發(fā)點，去掃描理論預測暗物質(zhì)所在能區(qū)。以PandaX實驗組為例，劉江來介紹，其探測器掃描的暗物質(zhì)質(zhì)量范圍是5 GeV～10 TeV，至少橫跨3個數(shù)量級。目前，全世界的實驗組雖然都還沒找到暗物質(zhì)，但隨著精準掃描過的范圍越來越大，至少排除了很大部分可能區(qū)域?！案蜗蟮卣f，就是界定了暗物質(zhì)的‘亮度上限。”劉江來說。

他認為，探測這樣極其稀有的事件，不同實驗技術路線間“拼的就是靈敏度”。PandaX實驗探測器選用氙作為靶物質(zhì)，是因為氙的靈敏度很高，與暗物質(zhì)間有更大的碰撞概率，探測器比較容易升級，也有更多的手段可以抑制本底。

清華大學暗物質(zhì)團隊一開始選擇的就是另一個方向。岳騫回憶，早在2003年，國際上幾家實驗組在研究中高質(zhì)量暗物質(zhì)時，他們就發(fā)現(xiàn)，暗物質(zhì)候選者覆蓋能區(qū)可以很寬，輕質(zhì)量暗物質(zhì)的研究在國際上尚屬空白。經(jīng)詳細計算模擬后，確定這條路線是可行的，清華團隊就決定另辟蹊徑，將暗物質(zhì)實驗掃描重點從幾十GeV量級以上的區(qū)域轉(zhuǎn)移到10GeV以下，甚至數(shù)十MeV量級（百萬電子伏特），擴展暗物質(zhì)探測的質(zhì)量下限?！八晕覀兘M建了世界上首個高純鍺探測器團隊，因為這種探測器對輕質(zhì)量區(qū)間很靈敏，可以記錄到非常小的能量引起的信號，探測更輕的暗物質(zhì)粒子?！?/p>

兩個實驗組都在各自能區(qū)給出了當時國際上最靈敏的實驗結(jié)果。岳騫解釋，如果探測器內(nèi)一個靶原子核是一個獵人，獵人越多，捕捉到暗物質(zhì)這一獵物的概率就越大，為了提高靈敏度，探測器升級的思路主要是擴大靶物質(zhì)體積和有效質(zhì)量。

從最初的CDEX-1、CDEX-10，到正在建設的CDEX-300，三代探測器內(nèi)的高純鍺質(zhì)量從1公斤、10公斤增加到300公斤。另一邊，從PandaX-I、PandaX-II到PandaX-4T，三代探測器使用的液氙分別從120公斤、500公斤擴大到4噸。未來，兩個團隊的探測器都會往更大量級走，但當?shù)竭_一定規(guī)模，仍沒有發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，而需要的資金已達到幾十億元，甚至上百億元時，會面臨一個同樣的困境：面對一個非常不確定的未來，科學家們該怎么抉擇？

這是所有前沿研究都要面臨的選擇。岳騫說，CDEX探測器可以“一機兩用”，同一個探測器獲取的實驗數(shù)據(jù)中，低能區(qū)數(shù)據(jù)做暗物質(zhì)分析，高能區(qū)用作中微子研究。相對發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，中微子性質(zhì)研究是一件更有確定性結(jié)果的事。

PandaX實驗現(xiàn)場。圖/受訪者提供

中國錦屏地下實驗室二期的上海交大PandaX液氙暗物質(zhì)探測器。圖/受訪者提供

實際上，由于一直沒有找到暗物質(zhì)，WIMP理論近幾年在國際上遇到很多質(zhì)疑。人們在想，是不是暗物質(zhì)比WIMP粒子更輕，或者更重？“大家很焦慮，但我始終認為，從科學審美的角度，WIMP是一個很優(yōu)雅的模型，它背后的理論很簡潔，能同時解決n個問題，比如暗物質(zhì)在宇宙質(zhì)量中的占比、標準模型缺陷等，如果說整個物理學是一塊拼圖，WIMP能同時拼上好幾塊未知的部分?！眲⒔瓉碚f。

故事的另一種可能結(jié)局是，一旦發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)，將徹底改變?nèi)祟悓κ澜绲恼J知，把宇宙中一個未知窗口完全打開?！氨緛碇荒芡高^一扇小小的窗戶看外面，結(jié)果突然變成了一個360°全景的房間，人類眼中的世界就會變得大很多?！痹莉q形容。

尋找終極問題的答案

所有人類想要研究的終極問題中，最終極的問題只有一個：歸根結(jié)底，我們從哪兒來？

錦屏地下實驗室不只面向暗物質(zhì)研究。中國原子能科學研究院牽頭的國家基金委重大項目錦屏深地核天體物理實驗（英文縮寫JUNA）于2021年1月開始進場實驗，經(jīng)過四個月測量后，獲得了世界上精度最高的測量結(jié)果，首批成果中的一項于2022年10月發(fā)表在《自然》雜志上。

核天體物理在研究什么？宇宙剛誕生時只有氫和氦，但138億年后出現(xiàn)了更多元素，碳、氮、氧……這些元素構(gòu)成了地球、物質(zhì)與人類。中國原子能科學研究院研究員、JUNA首席科學家柳衛(wèi)平對《中國新聞周刊》說，如果宇宙是一口大鍋，里面不斷地烹調(diào)著各種物質(zhì)，今天的世界就是烹調(diào)的結(jié)果。核天體物理，就是在地球上模擬這口大鍋，構(gòu)建迷你宇宙，JUNA就是一種嘗試。

他進一步解釋，無論是原初的宇宙大爆炸，還是恒星的演化，都是一個特別劇烈的過程，背后的驅(qū)動力就是原子核反應。JUNA模擬宇宙的思路，就是利用自主研制的世界上束流強度最大的深地加速器，用一個原子核去撞擊另一個原子核，然后生成一個新的原子核，去測量這個過程中反應產(chǎn)生的不同元素。和暗物質(zhì)信號一樣，產(chǎn)生不同元素的反應信號也非常微弱，所以為了排除宇宙射線的干擾，加速器也被放在了錦屏地下實驗室，這就是“從大山深處仰望星空”。

正在建設中的CDEX液氮恒溫器。圖/受訪者提供

中國原子能院JUNA核天體物理加速器實驗裝置。圖/受訪者提供

深地物理之外，深地醫(yī)學研究也在錦屏實驗室展開。早有研究證明，腫瘤發(fā)生的風險隨著輻射增強而增加。那么，極低輻射刺激之下，腫瘤是否會發(fā)生不一樣的改變？四川大學華西醫(yī)院深地醫(yī)學中心研究員吳江對《中國新聞周刊》說，2018年，華西醫(yī)院率先在吉林夾皮溝黃金礦井下1410米處建了一個小實驗室，把人類腫瘤細胞“放下去培養(yǎng)”，很快發(fā)現(xiàn)細胞的生長變慢了。

2022年，同樣的實驗在錦屏地下實驗室進行。培養(yǎng)一個月后，腫瘤細胞出現(xiàn)了增殖減緩、遷移能力減弱和細胞周期阻滯等現(xiàn)象。吳江解釋說，錦屏的實驗結(jié)果表明，極低本底輻射環(huán)境下，腫瘤細胞的生長和轉(zhuǎn)移能力都在下降，這對于腫瘤治療是一個好消息。

華西醫(yī)院團隊進一步研究還發(fā)現(xiàn)，腫瘤細胞對一線化療藥物順鉑的敏感性增強，吳江分析說，腫瘤治療的一個攔路虎就是耐藥性，這項結(jié)果提供了一種可能性：未來，產(chǎn)生耐藥性的惡性腫瘤病人或許可以到地下中轉(zhuǎn)一下，重新對藥物敏感。“甚至是否可以考慮在地下建立臨床試驗基地，以延長惡性腫瘤病人的生存期？”

錦屏地下實驗室的定位，是一個綜合性重大基礎科學研究平臺，也是一個開放共享的大科學裝置，以深地前沿科學探索為主要方向，覆蓋粒子物理、核天體物理、宇宙學、深地醫(yī)學、巖石力學等多個研究領域。

“錦屏大設施”建成后，首批進駐的實驗項目組已達到10個，來自清華大學、上海交大、中國原子能研究院、四川大學、生態(tài)環(huán)境部等單位。程建平說，下一步，計劃以錦屏地下實驗室為平臺，提出“錦屏深地中微子和暗物質(zhì)研究”國際大科學計劃，展開幾個重大的國際合作項目。“我們懷著積極的態(tài)度擁抱世界，以后會定期召開圍繞深地前沿科學的研討會，吸引全世界更多研究領域的科學家關注中國，來到錦屏?！?h3>開創(chuàng)校企合作先例

作為校企合作共同推動基礎研究的樣本，錦屏地下實驗室的共建模式一直被多方關注。2009年，清華大學第一次向國投雅礱江公司提出建設深地實驗室的建議時，對后者而言，這是一次艱難的決策過程。

錦屏地下實驗室管理局副總工程師申滿斌對《中國新聞周刊》說，當時企業(yè)自身的經(jīng)營比較困難，又是水電工程建設和資金投入的高峰期，面對陌生的物理學領域，實驗室建設會不會帶來額外的安全風險，“公司決策層確實面臨很大的壓力”。

安全風險是最大的顧慮所在。李宏璧解釋，挖錦屏山隧道時，因為埋深太大，實測最大地應力達到了113.87兆帕，“相當于世界最深的馬里亞納海溝形成的壓力”。這種壓力把巖石擠壓得很緊密，巖石儲藏了很大能量，會像炮彈一樣突然彈射出去，這就是巖爆。“在挖錦屏山A、B隧道的過程中，我們一共遇到了1000多次巖爆，幾乎每天都有，一次強烈?guī)r爆發(fā)生后，1000多立方米的巖石直接垮下來?！?/p>

另一個威脅是高壓大流量突涌水。工程區(qū)深部裂隙發(fā)育，地下水豐富，水壓大，突涌水點多且流量大?！伴_挖時如碰到一個大的巖石裂隙，可能瞬間產(chǎn)生非常大流量的水往外涌，你能想象在1000多米高的水壓力下，水突然噴射出來的情景嗎？水流能噴射50～100米遠，產(chǎn)生如同飛機發(fā)動機一樣的巨大轟鳴聲，水像刀一樣，巖石都能切碎?！崩詈觇敌稳荨Ｒ虼?，在申滿斌看來，最終能促成合作，得益于國投雅礱江公司對基礎研究的重視及社會責任感。

2023年7月4日，工人在中國錦屏地下實驗室二期工程建設現(xiàn)場施工。圖/新華

長期以來，國內(nèi)校企科研合作，多集中在可以更快產(chǎn)生經(jīng)濟效益的應用研究領域。程建平認為，企業(yè)支持大科學裝置建設，錦屏并非獨一份，但企業(yè)一般都是給予場地便利或提供一些道義上的支持，像國投雅礱江公司與清華大學這樣共同發(fā)起、共同出資、共同建設，這么深層次的合作，是絕無僅有的。

2023年12月，錦屏地下實驗室管理局局長李名川撰文總結(jié)校企合作經(jīng)驗時寫道，自2009年一期建設以來，國投雅礱江公司將水電站原有洞室無償劃轉(zhuǎn)作為實驗空間使用，主動出資開挖擴建實驗室，還投入專門的團隊參與實驗室運行管理。二期投用之后，大量公用基礎設施每年的運維，也是該公司在做。

程建平進一步分析，這種深層次的合作，對基礎研究而言，收獲的不僅是資金和相關資源的支持，更關鍵的是國投雅礱江公司在工程技術上的優(yōu)勢和經(jīng)驗，“如果沒有他們的參與，項目會遇到很多挫折，建設周期可能會延長五年，甚至十年”。

“我們比科學家更擅長的，一是工程建設方面的高效組織和管理能力，比如將清華的設計方案有效轉(zhuǎn)化為施工方案，組織進行多項技術攻關；二是對實驗室本身的運維和安全管理。國投雅礱江公司專門成立了一個機構(gòu)——錦屏地下實驗室管理局，根據(jù)實驗室管委會授權(quán)，負責現(xiàn)場管理?！鄙隄M斌說。2009年，清華大學和國投雅礱江公司共同組建了實驗室管委會，由校企雙方實質(zhì)上共同管理錦屏地下實驗室。但面向未來，雙方繼續(xù)親密合作面臨一些體制機制上的挑戰(zhàn)。

申滿斌指出，“錦屏大設施”作為國家發(fā)改委批準的重大科技基礎設施，項目法人僅有清華大學一家，理論上說，相應的運行保障和管理責任應由法人單位承擔。但實際上，錦屏地下實驗室的共建模式是事實上的“雙法人制”，不同于常規(guī)的“單一法人制”大科學工程，因此，從實驗室可持續(xù)運營的角度，如何突破現(xiàn)有的科研管理政策和體制機制，解決國投雅礱江公司后續(xù)身份上的合法性問題，讓企業(yè)在實驗室發(fā)展中更充分發(fā)揮作用，還需要繼續(xù)探索。

程建平也透露，近期，正和國家有關部門研究探索建立更具可持續(xù)發(fā)展能力的“錦屏模式”，將校企共建優(yōu)勢進一步延續(xù)?！板\屏地下實驗室是當前中國科技體制機制改革創(chuàng)新的一個縮影?！?/p>