A 2.400 metros bajo tierra en las montañas, el laboratorio subterráneo más profundo del mundo construido en Sichuan. ¿Qué estás estudiando?
Como uno de los países poderosos, China, naturalmente, no abandonará la investigación y exploración de estas misteriosas sustancias en el espacio, tratando de encontrar algunas leyes desconocidas sobre el universo y la física, y desenredar el velo desconocido sobre el campo de las ciencias y la tecnología humanas. Con este fin, China también ha construido el laboratorio subterráneo más profundo del mundo, a 2.400 metros de profundidad, en la montaña Jinping, en la prefectura autónoma de Xichang Yi, Sichuan. El objeto de investigación de este laboratorio es la materia oscura del universo que no tiene principio ni fin.
Entonces, ¿por qué elegimos estudiar la materia oscura y por qué elegimos estudiar la materia oscura a 2.400 metros de profundidad bajo tierra? ¿Qué tiene de especial la materia oscura?
En primer lugar, conozcamos el principal objetivo de investigación de este laboratorio escondido a 2.400 metros bajo tierra: la materia oscura.
La materia oscura es una sustancia basada en la teoría de la curva de rotación de las galaxias. Esta teoría, al igual que las ondas gravitacionales de Einstein, viola la visión de Newton sobre la gravedad universal y demuestra que la masa de las galaxias es muy diferente de lo que esperaba el modelo teórico. Estas diferencias de masa provienen de los muchos materiales no observables entre galaxias. Estos materiales existen ampliamente y en grandes cantidades en el universo. Son una parte importante de la materia del universo y pueden formar cualquier materia conocida a voluntad. Por eso, esta sustancia misteriosa e invisible se llama materia oscura.
Y esta materia oscura supone más del 80% de la masa total de toda la materia del universo. En promedio, billones de materia oscura pasan por el cuerpo humano todos los días, pero el cuerpo humano no siente nada. Algunas opiniones ampliamente aceptadas creen que el componente principal de esta materia oscura son algunas partículas inertes que interactúan débilmente o una partícula neutra muy ligera. En la actualidad, el conocimiento de la materia oscura por parte del ser humano es todavía muy limitado. En el conocimiento limitado del ser humano, se ha confirmado que la materia oscura tiene las siguientes propiedades:
En primer lugar, la materia oscura tiene masa. Esta es la conclusión a la que se ha llegado de que la materia oscura participa en las interacciones gravitacionales. Pero la gente no puede determinar el valor específico y el tamaño de la masa de materia oscura. En segundo lugar, la materia oscura no participa en la interacción de las ondas electromagnéticas y su interacción con los fotones también es muy débil, por lo que la materia oscura es muy oscura y apenas emite luz.
Además, la velocidad de movimiento de la materia oscura es mucho menor que la velocidad de la luz. Es una materia muy fría y oscura. Como resultado, las características estructurales de la materia oscura son muy estables y no cambiarán. Son muy diferentes de cualquier partícula que conocemos hasta ahora. Todas son muy diferentes y han desafiado con éxito el modelo estándar básico de la física de partículas.
A principios de la década de 1920, se propuso por primera vez la conjetura y la teoría de la materia oscura. Durante la observación del movimiento de las galaxias, el astrónomo Kapteyn primero especuló que podría haber materia invisible alrededor de la galaxia debido a algunas anomalías en el movimiento de las galaxias, pero esto no fue confirmado.
A principios de la década de 1930, mientras estudiaba un cúmulo de galaxias cerca de la constelación de Leo, Zwicky, que también era astrónomo, descubrió esto al medir la masa del cúmulo de galaxias utilizando métodos fotométricos y dinámicos. por los dos métodos de medición diferían en más de 160 veces. Se plantea formalmente la conjetura sobre la materia oscura: la materia oscura tiene masa, pero no emite luz. Se puede medir con energía cinética, pero no con fotometría. Esta conjetura también llevó a que el término materia oscura apareciera en artículos académicos, pero Zwicky no estudió más la materia oscura.
No fue hasta treinta años después que otro astrofísico, Rubin, se interesó por la materia oscura. Después de más de diez años de largas observaciones y cálculos de datos, realizó una descripción detallada y un estudio de la materia oscura, y confirmó indirectamente la existencia de materia oscura a través de la "pérdida" de masa de la Vía Láctea.
Sin embargo, la confirmación directa de la existencia de materia oscura no se confirmó oficialmente hasta principios de este siglo. En 2006, un equipo de investigadores astronómicos observó una serie de colisiones de galaxias en un cúmulo de galaxias a través de telescopios de rayos X. Durante esta colisión de galaxias, la materia oscura se separó y esta evidencia observacional abrió la puerta a la investigación formal sobre la materia oscura.
Sin embargo, ya sea observación directa o observación indirecta, solo permanece en la etapa de "observación". El estudio de la materia oscura requiere métodos de detección prácticos. Todos estos métodos de detección requieren cierta evidencia de detección como estándar para confirmar la captura exitosa de materia oscura.
Las pruebas de detección actualmente reconocidas se logran principalmente mediante la detección de galaxias y escalas de radiación cósmica. En el caso de las galaxias, la materia oscura se puede confirmar observando el movimiento de los cúmulos de galaxias, los rayos X y las lentes gravitacionales. Desde la perspectiva del fondo cósmico, la materia oscura se puede calcular estudiando la cantidad total de radiación de microondas en el universo y la escala estructural general del universo.
Por supuesto, siempre que la materia oscura pueda interactuar con la materia, podremos detectarla. Esto por sí solo causará grandes desafíos y dificultades a nuestra tecnología humana y a nuestras condiciones de detección. Actualmente existen tres métodos principales: detección directa, detección indirecta y detección de colisionadores.
Entre ellos, los dos primeros métodos de detección son la detección indirecta o directa a través de las huellas que deja la interacción entre la materia oscura y otras materias. El último método de detección de colisionadores de partículas es producir materia oscura en experimentos de colisión de partículas, pero las partículas de materia oscura producidas en colisiones de partículas son difíciles de detectar y la materia oscura aún es invisible. Por lo tanto, los métodos de detección de colisiones de partículas generalmente combinan los dos primeros métodos de detección directos o indirectos para lograr los mejores resultados.
A medida que el tema científico de la materia oscura se vuelve gradualmente más popular, muchos países han hecho arreglos para realizar experimentos con materia oscura, y China no es una excepción. En 2010, se puso oficialmente en funcionamiento el primer laboratorio subterráneo ultraprofundo de China, el Laboratorio Subterráneo de China Jinping. Con una profundidad de 2.400 metros, se considera el laboratorio más profundo en la capa de roca del mundo. .
El laboratorio subterráneo de China Jinping se convirtió a partir del túnel excavado durante la construcción de la central hidroeléctrica de Jinpingshan. La ubicación subterránea extremadamente profunda puede proteger eficazmente la interferencia de los rayos cósmicos, lo que hace que los resultados de detección de los detectores de materia oscura sean más precisos. Para hacer que la capacidad antiinterferente sea más potente, además de las rocas, el detector de material de cristal de germanio oscuro de alta pureza también está envuelto en hormigón de hasta medio metro de espesor, polietileno de hasta un metro de espesor y una capa de plomo. , que ni siquiera contiene neutrones. Se permite la entrada.
Y debido a que la ubicación de construcción de este laboratorio subterráneo es relativamente conveniente, los investigadores científicos solo necesitan controlar el equipo de detección del laboratorio subterráneo en el terreno y realizar investigaciones y análisis de los datos de detección. El Laboratorio Subterráneo Jinping de China utiliza principalmente dos métodos de detección para detectar materia oscura, a saber, el detector de semiconductores de baja temperatura representado por el Grupo de Investigación Tsinghua y el detector de xenón líquido de la Universidad Jiao Tong de Shanghai.
Ambos detectores utilizan los datos del núcleo de retroceso generados por la colisión de materia oscura y partículas para confirmar la existencia de materia oscura. Utilizan métodos de observación directa para estudiar la materia oscura, elevando el nivel internacional de detección directa de materia oscura. importa al más alto nivel. Un nuevo nivel.
En la actualidad, en el proceso de desarrollo y mejora de los detectores de materia oscura, nuestro país ha dominado la tecnología de fabricación comercial de detectores de materia oscura y, a través de resultados experimentales precisos de detección de materia oscura, ha eliminado las suposiciones dadas por el grupo experimental estadounidense. El área donde existe la materia oscura reduce el alcance de la materia oscura y ofrece una mayor posibilidad para el descubrimiento de la materia oscura.
Con el progreso continuo de los resultados de la investigación de la materia oscura, China ya no está satisfecha solo con estudiar la materia oscura, sino que actualizará su laboratorio de física para estudiar neutrinos y objetos nucleares. Para satisfacer las necesidades experimentales, el Laboratorio Subterráneo de Jinping lanzó oficialmente un plan de expansión en 2014. El plan incluso se incluyó en el "Decimotercer Plan Quinquenal" en el campo de la construcción nacional de ciencia y tecnología. Laboratorio de física subterráneo extremadamente profundo con radiación extremadamente baja. Alojar más proyectos y equipos experimentales. Su superficie aumentará de 4.000 metros cúbicos a 300.000 metros cúbicos, lo que lo convertirá en un excelente laboratorio de investigación subterráneo.
Entonces, ¿para qué sirve la materia oscura, una sustancia extremadamente misteriosa en el universo?
En su etapa de implementación, la comprensión del universo por parte de las personas es aún muy limitada. Con la confirmación de los experimentos de materia oscura, energía oscura, ondas gravitacionales y interferencias de doble rendija, los modelos físicos tradicionales ya no parecen aplicarse a las reglas actuales del universo.
La confirmación de la materia oscura no sólo puede revisar y abrirnos una nueva perspectiva de los modelos físicos y la astrofísica, sino también explicar algunos campos y fenómenos que actualmente son inexplicables por la ciencia: una alta proporción de materia desconocida en el universo ¿Es posible que la materia oscura sea el "alma", la "conciencia" o el "qi" y el "Tao" que conocemos en la medicina tradicional china y el taoísmo?
Si el nivel de desarrollo de la ciencia y la tecnología humanas puede utilizar y transformar la materia oscura a voluntad, entonces tal vez la ciencia y la tecnología humanas puedan evitar muchos desvíos. También podríamos hacer una suposición descabellada.
Dado que la materia oscura tiene las condiciones para formar todas las sustancias básicas del universo, ¿podemos usar la materia oscura para crear cosas, o incluso "tomar cosas del otro lado del cielo" e intercambiar ideas? Después de todo, cuando se descubrieron y confirmaron las ondas electromagnéticas por primera vez, la gente nunca pensó que algún día elevarían la forma y los métodos de difusión de información humana a un nivel completamente nuevo.
Filosóficamente hablando, la existencia de materia oscura también afecta en cierta medida a la supremacía del cientificismo. Cuestionar la opinión ampliamente aceptada de que la materia determina la conciencia puede ayudar a los humanos a comprender el origen de la conciencia e incluso la naturaleza del "sexto sentido". Entonces, la tecnología y la evolución humanas alcanzarán un nuevo nivel y dimensión.
Así, este laboratorio chino construido a 2.400 metros bajo tierra no sólo estudiará en el futuro la materia oscura, sino que también explorará todas las incógnitas desconocidas del universo. Además, la exploración de lo desconocido es también la exploración de la ciencia. Sólo descubriendo constantemente lo desconocido podremos trascendernos a nosotros mismos y elevar la perfección cognitiva a un nuevo nivel.
Estos logros científicos y tecnológicos en exploración y desarrollo también ayudarán a que nuestro país tenga un mayor nivel científico y tecnológico y una fortaleza nacional integral. Al mismo tiempo, estos logros científicos y tecnológicos aparentemente misteriosos eventualmente retroalimentarán e influirán en la vida diaria de miles de hogares con el tiempo, brindándonos un mundo completamente nuevo.