地下2,400メートルの国内最重要設備が稼働開始！なぜ世界最深・最大の地下深部実験室が金平にあるのでしょうか？

12月7日、中国の金平地下実験室の極深地下・極低放射線背景先端物理実験施設（金平大型実験施設と称される）第2期の土木土木工事が完了し、実験環境が整った。これは、世界で最も深く、最大の超深度地下研究所の科学的な運用の正式な開始を意味します。

清華大学、上海交通大学、北京師範大学、中国原子能研究所、中国科学院武漢岩土力学研究所などの大学や研究機関からの第1陣10の実験プロジェクトチームが科学実験を行うために到着した。

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なぜ科学者は暗黒物質を「捕まえる」ためにあらゆる手段を講じるのでしょうか?

暗黒物質 - これまで「目撃」されたことはないものの、さまざまな天文学的観測データがその存在を示唆しています。 1930年代以降、科学者は推測と継続的な観測を通じて、暗黒物質が宇宙の隅々に広く分布し、宇宙全体の質量の約85％を占め、物質の起源と宇宙の進化に非常に重要な役割を果たしていることを発見しました。

天体物理学の研究により、広大な宇宙において、私たちが観測できる明るい星（X線やガンマ線を放射するものも含む）の質量は、宇宙の物質の総質量のほんの一部に過ぎないことがわかっています。宇宙の膨張挙動の研究により、宇宙の密度は約4.9%の通常物質、26.8%の暗黒物質、68.3%の暗黒エネルギーで構成されていることがわかっています。目に見えないけれども実際に存在するこのものは、いったい何なのでしょうか?科学者たちはそれらを暗黒物質と暗黒エネルギーと呼んでいます。

より厳密に言えば、電磁相互作用や強い相互作用には関与しないが、重力相互作用には関与する目に見えない物質です。

暗黒物質が存在するかもしれないと人々は長い間推測してきましたが、暗黒物質粒子が明確に検出されたことはありません。したがって、暗黒物質によってもたらされる問題は、「現在の物理学の空に垂れ込める暗雲」であると考えられています。

暗黒物質は光を放射せず、電磁相互作用にも関与しないため、現在のところ、人間は重力の影響を通じてのみ暗黒物質の存在を感じることができます。このため、中国は初の超深度地下実験室「中国金平地下実験室」を設立した。

清華大学工学物理学科教授であり、中国金平地下実験室物理科学部門の責任者である岳千氏によると、暗黒物質の研究は主要な基礎的最先端テーマである。主な実験研究方法としては、暗黒物質消滅生成物の間接検出（上空）、暗黒物質と物質の直接散乱の直接検出（地下）、暗黒物質を生成する衝突型加速器（人工）などがあります。金平地下実験室は「地下」研究方法の一例です。

これは7月4日に撮影された、中国の金平地下実験室第2期Cホールの壁面にある防水ラドン抑制層の写真です。防水ラドン抑制層は厚さ10センチメートルで、洞窟内への地下水の浸入を効果的に防ぎ、岩層内の有害ガスであるラドンの拡散を抑制します。写真提供：新華社記者ジン・リーワン

地下2,400メートル、宇宙の「幻影」を追う

金平山は、金沙江最大の支流である亜龍江の流域に位置する山です。山頂は海抜4,410メートルです。中国の金平地下実験室は、長さ約17.5キロメートル、垂直の岩盤埋没深度2,400メートルの金平山トンネルの中央に位置している。

2010年12月12日、「中国金平地下実験室」が正式に公開されました。我が国初の暗黒物質研究施設であるこの研究所は、世界で最も深く、最も大きく、最も設備の整った地下研究施設でもあります。その広さは中型航空母艦8隻分の排水量に相当し、埋設深度は上海世界貿易センターの高さ約5倍に相当する。実験室内の宇宙線量は地上の約10億分の1です。このような極めて特殊な環境において、金平地下実験室は山の厚い岩層を利用して宇宙線の干渉を遮断し、暗黒物質実験のための非常に「クリーン」な試験環境を提供しています。

これは7月4日に撮影された、中国の金平地下実験室がある金平山交通トンネルの入り口と、その横にある亜龍河の写真です（ドローン撮影）

2012年、清華大学が率いるCDEX実験チームは、金平地下実験室で最初の一連の貴重なデータを入手し、データ分析を開始しました。 2013年、実験グループの最初の研究成果が国際的に有名な物理学誌「Physical Review D」に掲載されました。これは中国独自の暗黒物質実験研究による最初の物理的成果でした。さらに喜ばしいのは、この実験結果が低質量領域の暗黒物質粒子の検出感度において世界最高水準に達し、CDEX実験グループが国際的な暗黒物質検出分野の最前線に立つ地位を確立したことだ。これにより、暗黒物質という重要な基礎最先端研究分野における中国の研究レベルと国際的影響力は大幅に向上しました。

現在、地下実験室は「環境放射線が極めて低い」「宇宙線量が極めて低い」「超クリーンな空間」といった点で優位性を持っています。金平大型施設では、暗黒物質検出の実験研究に加え、ニュートリノ物理学、核天体物理学、岩石力学などの分野の研究も行われる予定。将来的には、宇宙論、生命科学、岩石力学など複数の分野をカバーする世界クラスの深部地球科学研究センターに発展し、国家科学技術イノベーションプラットフォームの「飛躍的向上」の実現に貢献します。

暗黒物質の検出、核天体物理学、ニュートリノ実験...これらの最先端の基礎科学研究は、人類の宇宙理解と文明の進歩に革命的な進歩をもたらすでしょう。この山の洞窟が将来さらなる可能性を切り拓いてくれることを期待しています。

総合ソース：新華社、人民日報、中国金平地下実験室公式サイト、国投オンラインなど。