暗物质、中微子、PandaX实验……11月3日，2024腾讯科学WE大会在成都科幻馆召开，上海交通大学李政道研究所特聘教授、PandaX暗物质实验首席科学家刘江来带来了一场关于捕捉“宇宙幽灵”的解析。
暗物质被称为“宇宙幽灵”，刘江来大多数时间的研究工作，就是在四川凉山州锦屏山下捕捉“宇宙幽灵”。
落户四川
暗物质实验室得到支持
锦屏山作为我国开展暗物质研究的重要场所，对于刘江来来说，最大的优势在于这里够深——在锦屏山2400米深处，有中国首个极深地下实验室，也是世界岩石覆盖最深的实验室。
据刘江来讲述，早在二十多年前，锦屏山脉东西两侧建设锦屏一级、二级两座世界级水电站，为了连接两座水电站，建设者便在锦屏山下两千多米处修了锦屏山隧道。该隧洞长达17.5公里，刘江来工作的锦屏暗物质实验室，就位于其中。
刘江来说，地表有很多来自宇宙深处的射线，这些繁多的射线打到探测器上，某些极其微弱的信号很难被捕捉到。但是锦屏山将大量辐射阻隔在山体之外，将“多余”的宇宙射线屏蔽。除此之外，这里还有一大优势：“相比国际上很多靠矿井出入的深地实验室，锦屏隧道交通便捷程度更高。”刘江来表示。
除了地理优势，“对于没有直接使用价值的基础科学研究，四川更是大力支持。”刘江来提及，2016年，上海交大与四川省签订合作协议，其中就包括基础研究的旗舰性项目——PandaX暗物质实验。之后，上海交大四川研究院落户天府新区，锦屏暗物质实验室每天产生的大量数据，及时传到成都，通过大数据中心处理分析，实时检测情况，洞察是否有暗物质碰撞。
当前，暗物质探索在很多道路上有不同手段，刘江来团队采用的液氙暗物质探测器兴起于2004年。在过去20年间，这种探测方式高速发展，灵敏度得到快速提升。
刘江来解释，探测器的灵敏度与探测体量成正比，氙作为一种气体，在零下100度条件下液化成液体，能较为容易地实现扩容。同时，液氙探测器对于每一个碰撞事例的能量和位置，能做全方位“4D模式”照相，记录完整。另外，液氙探测器对碰撞事例能实现一定程度的甄别，甚至能判定是不是信号。而当下，液氙探测器最昂贵的部分是氙气，价格高达每公斤五六千元，也就是一吨500万元左右。
基础研究是长线收益
对高精尖产业发展有刺激作用
苛刻的研究环境、高昂的研究花费，那基础研究的必要性在哪里?
刘江来表示，科学项目是否应该持续，更重要的是要看科学目标，“通俗理解就是看研究有没有可能产生引领全世界的科学成果。”相对于应用研究，基础研究的收益更偏于长线。
刘江来举例说明，18世纪，在卡诺提出热力学第二定律概念之前，蒸汽机早已运用。但是，卡诺就在“热”和“能”之间深究，最后成功推导出热力学第二定律，将电能变为热能，实现能量之间转化，触发了第二次工业革命。“理解基础研究也应该从这个角度去看，基础和应用两方面不可偏废。”
对于为何要研究暗物质，刘江来也表示未可知，“暗物质虚幻缥缈，它的用途我也很难给出具体回答。”对刘江来来说，他能肯定的是，发现暗物质的本质，将对基础科学产生颠覆性的影响，解决宇宙最为本原的问题。
刘江来也指出，暗物质本身没有市场前景，但是为了寻找暗物质，在研究中有大量和高精尖企业合作的机会，对国家技术方面、高精尖产业发展有一定的带动作用。
举例来说，液氙探测器，需要在零下100摄氏度特殊环境下工作，材料还要极其洁净、不存在放射性杂质，这样设备难以研制，能否国产化就是一大难题。但是，国内就有一些高精尖企业愿意花精力研发。即使并不会立即盈利，一旦实现突破，对于企业来说，背后可能会是新的产业引领，“企业家比科学家更加敏锐，更清楚市场的需求，对未来的走向更有预判。”在刘江来看来，一旦基础研究过渡到产业化发展，并不直接的链条被打通，科学家和企业家之间的合作也会越来越多。
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