2024年12月国内外地下实验室动态
2025年01月09日


01国内动态


01

锦屏大设施大型液氮低温屏蔽装置动液氮灌注

12月29日,“锦屏大设施大型液氮低温屏蔽装置液氮灌注启动仪式”在CJPL二期(锦屏大设施)C厅举行。国家重大科技基础设施项目联系人、清华大学工程物理系党委书记曾志教授主持启动仪式。四川省发展改革委创新发展处副处长郭龙、二级调研员蒲鹏,锦屏大设施工程指挥部副总指挥李元景教授、总工艺师李荐民教授,雅砻江公司锦屏地下实验室管理局副局长申满斌,以及来自清华大学、雅砻江公司、运维施工单位的参与锦屏大设施建设的工作人员和《科技日报》记者等参加了仪式。大型液氮低温屏蔽装置是锦屏大设施三大屏蔽装置之一,是国际上规模最大、本底条件最优的深地液氮低温实验平台,启动灌注液氮标志着锦屏大设施从建设阶段转向科学研究阶段,基于锦屏大设施的关键科学实验设备正式进入调试运行阶段。


02

锦屏大设施低本底环境控制取得成果

锦屏大设施工程指挥部通过防水抑氡工程、水泥等材料工艺改进、建筑材料本底筛选控制等一系列创新技术手段,在建设过程中实现了有效的低本底控制。在空气氡浓度控制方面,通过建设防水抑氡工程和新风系统,显著降低了实验室的氡及其子体浓度。测量数据显示,防水抑氡层表面氡析出率降至岩壁析出率的1%以下,各实验厅的表面氡析出率均小于0.1mBq·m²·s¹。实验厅空气中的氡浓度从建设前的(208.0±0.1)Bq·m³降至(20.3±0.1)Bq·m³,仅为原来的1/10。该结果表明防水抑氡工程有效降低了氡及其子体浓度,为二期实验室的低本底环境提供了坚实保障。在环境伽马辐射本底控制方面,对所有进场材料都进行了严格的本底测量,坚持选用低本底建筑材料。不同区域的环境伽马本底测量结果表明,实验厅环境伽马能谱60-2700keV积分计数率为70~77cps,其中,C2实验厅的大型聚乙烯屏蔽舱内环境伽马能谱60-2700keV积分计数率为2.2cps,相比屏蔽舱外降低了约31倍,在国际同类深地实验室中处于一流水平。此外,未检测到Co-60Cs-137等人工放射性核素,进一步验证了材料筛选和本底控制措施的有效性。这些成果为锦屏大设施即将开展的前沿物理实验提供了一流的实验环境,同时也标志着我国在深地低本底环境建设领域迈向国际领先水平。上述相关测量成果分别于129日和10日发表于《中国科学:物理学 力学 天文学》。


03

锦屏中微子合作组在缪致中子产额量方面取得新成果

近日,清华大学锦屏中微子合作组完成了液体闪烁体中平均缪子能量最高的缪致中子产额测量。该工作采集了493个缪子候选事例和13.6±5.7个缪致中子候选事例,给出CJPL-I的缪子流强为(3.56±0.16stat.±0.10syst.)×10-10cm-2s-1,缪致中子产额为(3.37±1.41stat.±0.31syst.)×10-4μ-1g-1cm2这一工作对缪子流强的测量精度达到5%,对基于直链烷基苯的液体闪烁体中缪致中子产额的测量对应的缪子平均能量达到国际最高,约360GeV。此外,该研究首次详细讨论了探测器尺寸对测量宇生核素产额的影响,分析了缪子不同的次级粒子对这一效应的影响,还给出了不同缪子平均能量和靶材料下这一效应的预估,对其他相关研究具有重要参考价值。该成果于12月30日发表于《Physical Review D》上。(arXiv: 2409.04169)





02国际动态

1

SURF开展“洞穴银”生物膜相关研究

美国SURF地下实验室一些区域的洞室墙面上覆盖着一种生物膜(Biofilm),这些生物膜中栖息着一种特殊的微生物群,这些微生物具有重要的潜在研究价值,有望应用于医学领域。生物膜由微生物、细菌和真菌菌落构成,是多种微生物协作共生的庇护所。而地下洞穴或地下矿井中的这类生物膜因其在光线下反射出银色或彩虹般的闪亮光泽,被称为“洞穴银”( Cave Silver)。黑山州立大学生物学教授戴夫·伯格曼(Dave Bergmann)正在研究美国SURF地下实验室发现的这些独特的洞穴银生物膜,旨在揭示这类独特生物膜的奥秘。伯格曼分别在SURF的800英尺和4850英尺深处采集了生物膜,发现不同深处的生物膜中的微生物群落组成具有显著的差异,这表明地质和环境因素对其有复杂的影响。这些生物膜的来源及其与地下洞室深度的关系将是未来研究的重点。伯格曼认为,未来的研究还应该关注利用这些生物膜研发新型抗生素的潜力。他认为,某些微生物需要特定的环境条件才能触发抗生素的产生,这使得进一步研究微生物在生物膜内的互动变得至关重要。为此,他正在开发一种微尺度采样方法,可在针尖大小的空间内培养难以分离的微生物,为研究一种微生物如何与临近的另一种微生物相互作用以及潜在的医学应用提供新技术。除了伯格曼的这类研究,SURF还有多项生物学研究项目。深地矿井微生物观测站(Deep Mine Microbial Observatory,简称DeMMO)聚焦SURF地下水中微生物的探索,以揭示极端环境条件下的生命形式(如其他星球)、以及医学和其他领域的潜在应用。南达科他州矿业大学的研究人员还开展了利用SURF采集的微生物进行增强碳封存的研究。此外,来自该校的多个研究团队正在研究SURF的水化学及其与地下微生物的关系,并开展与生物膜相关的研究。