• 分类：公示信息
• 作者：
• 来源：
• 发布时间：2026-06-07 01:17:08
• 访问量：0

图①：柳卫平院士（右二）及团队。

王 璇摄

图②：锦屏深地核天体物理加快器。

中国原子能科学研究院供图

锦屏深地核天体物理试验项目示用意。

“十五五”计划纲要提出，“缭绕极宏不雅、极微不雅、极度前提、极综合交织的科学前沿，增强新兴范畴、交织交融及跨学科基础研究。”

2021年，习近平总书记于两院院士年夜会、中国科协十年夜上提到：“战略高技能范畴取患上新超过。于深海、深空、深地、深蓝等范畴踊跃抢占科技制高点。”此中深地范畴的主要结果——“世界最强流深地核天体物理加快器乐成出束”，恰是柳卫平院士作为首席科学家领导的锦屏深地核天体物理试验项目（JUNA）团队研发的。

核天体物理是甚么？于深地的科学研究有着如何的意义？本期“院士讲科普”约请中国科学院院士、南边科技年夜学讲席传授、中国原子能科学研究院研究员柳卫平，带咱们到地下2400米感触感染“宇宙之光”。

——编者

2020年12月，四川锦屏山下2400米深处，一个白色光斑发出刺眼的光线——锦屏深地核天体物理加快器乐成出束。这是一道可能展现生命发源的“宇宙之光”。

咱们毕竟从何而来？从古至今，人类都于思索这个问题。颠末近一个世纪的摸索，科学家们终究勾画出宇宙降生的年夜概轮廓：约138亿年前，一个奇点的年夜爆炸开启了万物的演化之旅。然而，宇宙的演进仍有没有数未解之谜：组成物资世界的上百种元素从何而来？这些元素与星斗之间又存于着如何的接洽？人类可否于地球上重现宇宙演化进程，破解这些最终秘密？

让咱们深切2400米的地下试验室，于极深处摸索恒星演化，寻觅生命发源的暗码。

用极小的原子核去注释极年夜的宇宙

核天体物理，是一门用原子核物理注释星体能量孕育发生与元素演化的学科。通俗而言，就是用极小的原子核，去注释极年夜的宇宙演化纪律。

鞭策宇宙演化的巨年夜能量，也正源自微不雅世界中的核反映。核反映与燃烧煤炭的化学反映看似相近，实则差别：化学反映中，份子布局转变；核反映中，则是原子核的改变。这一微小差异，却带来百万倍的能量放年夜——足以驱动星体的演化。

以太阳为例。为何太阳能连续发光发烧？太阳内部无数次的聚变反映，犹如无数氢弹连续爆炸带来光及热。然而，恒星于氢燃烧以后的演化路径，以和氢、氦以外元素的天生机制，仍困扰研究职员多年。

对于在科学家而言，要拼凑出恒星演化的完备图景，必需像“侦察破案”般，还有原恒星内部的原子核反映及衰变历程。然而，即即是间隔咱们近来的恒星——太阳，要切确不雅测其内部核反映也坚苦重重，要丈量它的核反映纪律更是一年夜挑战。

那末，可否于地球上制造一个“迷你宇宙”，去还有原天体情况中的核物理历程，从而破解恒星降生及演化之谜呢？

科学家颠末持久摸索，终究找到了东西——加快器。

加快器使用静电将带电粒子加快至靠近光速，模仿恒星内部的核反映前提。以锦屏加快器为例：离子源如同一个高温炉，将需要的粒子“蒸发”出来，于40万伏特高压驱动下，粒子被加快至靠近光速，经由电磁铁“拐弯”，于反映靶之处轰击原子核，就能够丈量到每一次核反映孕育发生的几率，进而推演天体中元素的合成速度。

依附这一东西，科学家已经取患上诸多主要结果。宇宙年夜爆炸后约30分钟内，氢、氦、锂3种元素率先降生；颠末约4亿年漫长、平稳的核燃烧，碳、氮、氧一直到铁等元素接踵天生，终极组成地球、太阳以致整个宇宙的物资基础。

为何要到地下2400米做试验

恒星，比如孕育发生化学元素的“炼丹炉”。演化历程中，于引力的作用下，恒星不停向内部坍缩，点燃中央核反映，整个历程像剥洋葱同样，轻一些的原子核反映竣事后向内坍缩，开启下一阶段的聚变反映。这个历程中降生了位在元素周期表中铁以前的元素，此中就包括组成生命的最基本的元素——碳及氧。

科学家其实不知道从碳到氧的核反映历程毕竟有多快。这一反映历程，被称为核天体物理的“圣杯”反映。即便拥有加快器这一利器，于地表探访“圣杯”反映仍存于巨年夜坚苦。

为何要到深地去做试验？太阳处在漫长而平稳的核燃烧中期，原子核相对于速率极低，核反映几率微乎其微。于地表丈量这一微弱旌旗灯号，如同于数万人的嘈杂运动场中谛听两人的窃窃密语。微弱的核反映旌旗灯号会被几百万倍、几万万倍宇宙射线的重大噪声所沉没。这也恰是“圣杯”反映70多年来未被切确丈量的底子缘故原由。

那末，怎样找到一处宇宙射线通量极低的情况？

为了制作雅砻江流域的水电站，水利学家于四川雅砻江边的锦屏山2400米深处建筑了一条地道。这一深度，正是屏蔽宇宙射线的自然樊篱。在是，于国度撑持下，科学家于引水地道旁斥地出30万立方米的巨年夜空间，建成锦屏深地试验室，既为暗物资探测提供情况，也为丈量极低几率的“圣杯”反映创造了抱负前提。

于国度天然科学基金委、中国科学院及中核集团撑持下，JUNA团队历经7年攻关，在2017年研制出生避世界流强最高的深地核天体物理加快器，其亮度比意年夜利格兰萨索深地试验室加快器的还有要亮10倍。同时，团队还有研制出深地最周详、效率最高的探测器。至此，极亮加快器、极净情况、极高效探测3块拼图齐全，摸索“圣杯”反映的机会终究成熟。

丰硕结果点亮“深地之光”

2020年12月26日，一缕光照亮试验荧光屏，中国核天体物理的“深地之光”点亮。今后4个月，团队取患上多项核天体物理反映的世界纪录，标记着中国核天体物理试验研究跻出身界进步前辈行列。经由过程这些试验，科学家展现了诸多秘密：假如使用伽马射线来看宇宙，人类能看多远？天文不雅测中的氟及钙元素，为何比理论预言的多？孕育发生重元素的中子有几多？相干结果已经发表在《物理评论快报》《天然》等国际学术期刊，被评为亮点结果，后续研究将陆续发表。JUNA团队探测“圣杯”反映的丈量敏捷度较国际相干团队研究，也晋升数十倍。

2025年，依托新建成的锦屏年夜举措措施，团队启动第二批核天体物理试验，这些试验将为解决太阳的金属性疑问及锂品貌缺掉问题，提供要害线索。JUNA团队探测“圣杯”反映的程序，也于进一步加速。

将来，还有有没有尽秘密等候展现。依托锦屏深地核天体物理试验平台，科研职员将继承丈量更多核反映速度，研制更年夜加快器，摸索铁以后重元素的合成路径。同时，这些数据也将运用在中国核动力装配研发，助力科学家“走”到太阳系界限，摸索更深远的宇宙秘密。

于宇宙的深处总有奇奥的征象，等候着咱们去发明及注释。科学家要仰望星空，永葆好奇之心，探访未知之谜。同时，也需要实事求是，用刻意、勇气及毅力，用进步前辈的科学仪器，去找到打开科学秘密的钥匙，为人类的常识宝库孝敬气力。

（作者为中国科学院院士、南边科技年夜学讲席传授、中国原子能科学研究院研究员，人平易近日报记者吕绍刚采访收拾）

（原标题：到地下两千四百米感触感染“宇宙之光”（院士讲科普））