为什么选择在地下2400米的深度建设暗物质实验室？

问题描述

精选答案

暗物质探测需极端洁净环境，地下2400米的深度可屏蔽宇宙射线、降低背景噪声，同时依托地质条件实现实验装置稳定运行。

宇宙射线的天然屏蔽

宇宙射线中的高能粒子会干扰探测器信号。地下岩层可吸收99.99%的宇宙射线，不同深度的屏蔽效果对比如下：

深度（米）	宇宙射线强度（单位：粒子/㎡·秒）
地表	10,000,000
500	1,000
2400	<1

地质结构的双重优势

1. 低放射性岩石层
   实验室选址需避开含铀、钍等放射性元素的岩层。例如，四川锦屏山的大理岩层天然放射性极低，可为实验提供“纯净”环境。
2. 机械稳定性
   深层岩体受地表温度、震动影响小，保障精密设备长期稳定运行。

实验需求与工程条件

1. 极低本底噪声
   暗物质信号微弱（如WIMP粒子与原子核碰撞概率极低），需将环境干扰降至<0.001次/天·公斤。
2. 工程可行性
   依托锦屏山隧道现有设施（如交通、电力、通风系统），大幅降低建设成本，缩短工期。

全球深地实验室对比

实验室名称	国家	深度（米）	主要研究方向
中国锦屏实验室	中国	2400	暗物质、中微子
SNOLAB	加拿大	2070	暗物质、核天体物理
格兰萨索实验室	意大利	1400	中微子、引力波

中国深地实验室的独特价值

通过自主技术突破（如高纯度锗探测器、液氩屏蔽层），中国团队在2400米深地环境中成功捕获疑似暗物质信号，推动全球粒子物理研究进程。