我国科研人员通过深地实验揭示了古老恒星钙元素的起源问题。国际期刊《自然》26日在线发表了这篇题为《第一代恒星中突破碳氮氧循环的19F(p,g)20Ne反应测量》的文章。
“标准宇宙学理论认为，宇宙起源于138亿年前的一次大爆炸，在大爆炸后38万年到大约1.5亿年间，经历了没有任何发光天体的‘黑暗时代’。在黑暗时代末期，宇宙大尺度结构在暗物质引力作用下显现，诞生了第一代恒星和星系。”文章第一通讯作者，北京师范大学核科学与技术学院教授何建军说。
2014年澳大利亚天文学家观测到了一颗宇宙中迄今最古老的恒星——K型红巨星（编号SMSS0313-6708），并观测到锂、碳、镁和钙元素。然而，它的钙元素起源等问题仍然是一个谜。
示意图：科研人员在中国锦屏地下实验室探索宇宙的奥秘。（受访者供图）经过数年的钻研，我国科研人员在中国锦屏深地核天体物理装置上开展的实验，验证了钙来源于碳氮氧循环的突破反应这一假说，成功解释了观测到的钙元素的起源问题，强有力地支持了第一代恒星的弱超新星爆模型，并将为詹姆斯·韦布望远镜未来观测提供可靠的数据。
“中国锦屏地下实验室覆盖岩层厚达2400多米，深度居世界之首。深地实验室能够极大地降低宇宙射线造成的影响，为重要核天体反应直接测量提供了世界一流的条件。”何建军说。
《自然》审稿人认为“这是一个巨大的实验成功。这为未来的核天体物理学研究提供了新途径。这项研究结果会引起核天体物理学界的强烈兴趣，包括实验物理学、恒星建模以及观测等。这一结果毫无疑问值得发表。”
中国锦屏地下实验室建设稳步推进
在四川省凉山州雅砻江畔的锦屏山隧道，中国锦屏地下实验室二期项目建设正稳步推进。项目团队攻克“地下2400米”极限挑战，建设最“纯净”的实验室。
据介绍，该项目由中建三局承建，面积约4万平方米，空间容积约30万立方米，由实验厅、辅助隧道、服务隧道、连接隧道、排水隧道五部分组成。
极深的地理环境，防水防潮是重难点。为确保暗物质实验研究精度，抑制岩体中无处不在的氡气是一项世界级施工难题。项目团队首创“以防为主、以排为辅”的“防水抑氡”工法，该工法创新使用10层复杂结构给实验室做“防护罩”，将岩石产生的水和氡气屏蔽在实验室之外，所有设备、材料均特殊定制，做到辐射最低，保障未来科学实验的精度。
实验室由6面1800多吨高密度聚乙烯块组成，项目团队通过BIM信息技术把仓体拆解为上万块，满足“无通缝”的实验要求。
此外，项目团队开发工程建设智能管理系统，基于三维激光扫描数据采集，对洞室建设进行“把脉摸骨”，通过色谱分析法进行裂缝和渗漏分析，实现洞壁渗漏自动检测。
锦屏地下实验室二期建成投用后，将成为暗物质探测、核天体物理、生命科学、岩石力学等多学科交叉的世界级开放共享实验平台和深地科学研究“宝地”。
