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    美国兴建世界最深实验室

    科技新?#36125;?strong>2007年12月27日 17:38 点击:1188

    深地实验室让科学家能研究微弱宇宙粒子,并分析深埋二氧化碳对全球变暖的影响。

    长期以来,天体物理学家一直渴望拥有足够深的地下实验室。因为在深深的地下,地球土壤能屏蔽绝大部分宇宙射线的干扰,使科学家能够检测到中微子等极其微弱的粒子(在地球表面上,中微子会湮没在强大的宇宙背景辐射之中)。此外,在地下,科学家还能对在极端环境(例如海洋热液附近)生存的生物进行研究。

    美国国家科学基金会(NSF)近期宣布,将投资 5 亿美元,在霍姆斯特克金矿兴建一座世界最深的科学和工程学深地实验室(DUSEL),这一决定结束了长达 6 年的深地实验室选?#20998;?#20105;。霍姆斯特克金矿是北美历史最悠久、埋藏最深的矿山,它拥有130 年的历史,深达 2500 米(相当于 6座上海金茂大厦叠加在一起的高度)。

    历史上第一次观察太阳中微子的实验就是在霍姆斯特克金矿中进行的。上世纪60 年代,为了验证星球核反应理论,美国物理学家雷蒙德 · 戴维斯在这座金矿的 1500 米深处搭建了一个注满了 615 吨四氯乙烯液体的巨大探测器。1968年,他领导的小组报告捕捉到了来自太阳的中微子,揭开了“太阳中微子问题”的序幕。在随后 30 年的探测中,他的小组共捕获到 2000 个来自太阳的中微子。由于这个发现,戴维?#22815;?#24471;了 2002 年的诺贝尔物理学奖,以表彰其在天体物理学,特别是在宇宙射线中微子探测方面的贡献。

    2000 年 9 月,霍姆斯特克金矿的拥有者、加拿大巴利克黄金公司宣布将关闭这座金矿。2001 年 6 月,美国科学家向NSF 提出建议,要求将这座世界最深的金矿改造成一个世界级的地下实验室,以开展物理、地理和极端条件下的生物学等研究。由于没有足够深的地下实验室,之前美国科学家一直借助日本、意大利或其他的地下实验室进行天体物理学研究,而霍姆斯特克金矿的关闭让他们看到了曙光。

    ?#27426;?#22320;下实验室的选址方案和相关谈判一波三折。当巴利克黄金公司要求美国政府承担安全责任、环保和其他可能出现的问题时,谈判陷入了僵局。与此同时,美国研究人员又提出几处可供选择的地址。2005年7月,NSF从8个提名地?#20998;?#30830;定了两个作为最终的候选者:霍姆斯特克金矿和位于科罗拉多州的亨德森矿山,而这又遭到位于西雅图的华盛顿大学的研究人员的批评,因为他们申报的地址落选了。2006年,NSF重新开放竞标,华盛顿大学和明尼苏达大学的研究人员提出建议,希望科学和工程学深地实验室建造在明尼苏达州北部的苏丹矿山中。

    在经过一轮又一轮的评估后,霍姆斯特克金矿最终胜出。研究人员认为,这座矿山能提供最好的实验条件。这里的最深处可以达到地下2500米,而且南达科他州已投资3500万美元用于矿山的巩固,并提出愿意承担和保证这一地址的安全。一位私?#21496;?#21161;者也为这个项目捐助了7000万美元。南达科他州已计划开放深度为1500米左?#19994;?#27973;层空间作为临时实验室。

    即使过去对这一地址持批评态度的人们也对新结果感到满意。“我们的小组认为,NSF今年的选址工作做得很全面,我们支持这一决定。”华盛顿大学的一位物理学家说。

    ?#27426;?#31185;学和工程学深地实验室的建造并不是一件容易的事。在未来 3 年中,霍姆斯特克金矿小组需要每年获得 500 万美元的经费才能完成一个概念设计。而且,这个项目还必须与 NSF 批准的其他几个项目竞争。霍姆斯特克金矿小组的负责人、加州大学伯克利分校的物理学家凯文 · 莱斯科希望,能在 2011 年获得实验室的建设拨款。

    (来源: 科技新?#36125;? )


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