在地下2400米深处研究宇宙古老恒星的演化，锦屏实验室怎么做到的
在地下2400米深处研究宇宙古老恒星的演化，锦屏实验室怎么做到的
世界最深的地下实验室，就在我国的四川锦屏。
说到锦屏，很多朋友都知道这里有一座水电站，是的！但锦屏水电站包括一级和二级两座水电站，都位于四川省凉山州雅砻江干流上，总装机840万千瓦，年均发电量174度，2014年全部建成，这座实验室就位于锦屏两座水电站附近山体的地下2400米处。
这座实验室的名字就叫“中国锦屏地下实验室”，又叫做“极深地下实验室（简称深地实验室）”，它地下2400米的深度目前是世界第一，其实很多朋友都听说过这个实验室，而且早就投用了，但实际上投用的是该实验室的一期工程，于2010年12月12日就投入使用了，来自清华大学的暗物质探测器等设备率先进入实验室并启动探测工作，前段时间媒体报道称这座实验室正在建设中，说的是它的二期工程，竣工日期预估在2024年，但其中的大部分工程均已建成并投用，有些项目甚至已经有了科研成果。
据《新民晚报》10月28日报道，北京师范大学的天文学家何建军（现任北京师范大学核科学与技术学院教授）等科研人员依托锦屏深地核天体物理实验装置（简称JUNA），于2021年直接测量了关键核天体反应——氟辐射俘获质子的突破反应截面，将测量范围推进到世界最低能区，由此发现了一个新共振，这一成果解释了宇宙中已知最古老恒星的钙丰度起源问题，支持了宇宙第一代恒星的弱超新星爆模型，解开了宇宙中最古老恒星的物理演化过程中的一个谜团。
科研人员观测的对象是一个K型红巨星，在2014年就观测到了，这种红巨星被认为出现的时间非常早，在宇宙刚刚形成1亿年的时候就形成了，当时宇宙中的重元素含量很少，因此这类恒星上几乎没有铁元素，科学家们将其称为极贫金属恒星。
这类恒星中的钙被认为诞生于一些关键性核反应中，因为其本身的温度通常达不到制造钙的水平，那么为什么又在恒星遗迹中测出了一定量的钙丰度呢？何建军和其团队经过几年艰苦攻关，研制出了目前耐辐照能力最强的氟注入靶，用锦屏加速器提供的强流质子束轰击氟靶展开试验，将该突破反应推进到国际最低的能量点，对该关键核反应进行了直接测量，在225千电子伏处发现了一个新的共振，通过分析碰撞后放出的伽马射线表明，该突破反应从碳氮氧循环突破出去的概率比之前预想的要大7倍左右，验证了钙由突破反应起源的假说，支持了第一代恒星的弱超新星爆演化模型。相关论文于北京时间10月26日刊发在《自然》期刊上。
该理论模型认为这种K型红超巨星发生弱超金星爆发后，其中心生成了一个小型黑洞，靠近黑洞，附近的较重的元素都被吸入了黑洞之中，而外层比较轻的元素则被爆炸的能量推到了外面，弥散成了星云，在这样的恒星爆发遗迹中，自然也就难以找到铁元素了。
要进行这样的试验可不容易，它需要一个极为安静和干净的环境，地面实验室由于太空，自然界和人类释放的各种电波太过嘈杂，无法测试出更为精确的实验结果，但是锦屏地下实验室的上方覆盖着厚达2400米的岩石，可以屏蔽来自地面乃至太空的电磁干扰，即便是穿透力较强的宇宙射线，其通量也可降到地面的千万分之一至亿分之一，所以也是世界上宇宙射线通量最小，空间环境最为干净的实验室。
很难想像建造深入地下2400米的实验室，却是在研究天文学，其实正是因为这样的环境有利于开展稀有反应事件的精确测量和研究，测量出如此精细试验成果的JUNA就位于中国锦屏地下实验室二期工程开辟的新实验室中。如上的科研成就只是锦屏地下实验室一期工程建成十多年来的多项成就之一，此外还有一系列具有国际一流水平的暗物质研究成果，帮助我国实现了自主暗物质实验研究从无到有、从跟跑到并跑的跨越，下一步我们将开始领跑。
相信在2024年锦屏地下实验室二期工程全部建成之后，会有更多的具有国际领先水平的实验成果相继出现。
参考资料：
《新民晚报》10月28日文章《最深地下实验室，重要成果发布》
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