锦屏核天体物理实验室：在大地深处仰望星空　　“到深深的地下去观察天上的星星。”这听上去似乎风马牛不相及。不过，中国原子能科学研究院副院长柳卫平正带领他的团队干这么一件事——在数千米的地下建核天体物理实验室，探究宇宙中的元素起源和恒星演化。最“干净”的深地实验室“从地面开车二十几分钟，就能到达锦屏深地核天体物理实验室。”原子能院新闻中心工作人员还记得前不久第一次“入地”的感觉，“那里四季恒温，冬暖夏凉。与地面实验室不同的是，没有窗户，进去久了让人搞不清是白天还是黑夜。”日前启动建设的锦屏深地核天体物理实验室（JUNA）是中国锦屏地下实验室（CJPL）的二期项目，由国家自然科学基金重大项目、中科院仪器项目和中核集团龙腾项目共同支持。柳卫平告诉《中国科学报》记者，锦屏地下实验室利用的是当地建水电站时修的地下隧道，二期在其侧面开挖了8个50米长、12米宽、12米高的实验洞，其中一个实验洞就是核天体物理实验室。这是目前世界上最深的地下实验室，也是最“干净”的地下实验室。第 1 页


部。“与国
外‘脱胎一些’于矿井的地下实验室相比更
为便利，不必坐着电梯上上下下，乘坐汽u&lsq车就能o;入地’。”柳卫平
补充说。向
“圣杯”反应发起“2019冲击年11月28日，
美国《科学》杂志报道了我们提出
的锦屏深地核天体物理实验计划，并给予高度评价。”说起JUNA，柳卫平一下子
兴奋起来。“我们
将向核天体物理研究领域最关键o&lsqu的;圣杯’反应发
起冲击。”柳卫平说，该反应将会影响到碳氧丰度比
这个核天体物理基本问题，为理解大质量恒星的演化和元素起源提供新的数
据。1939年
，美国科学家贝特提出恒星的能源来自它的内部氢
核聚变成氦核的热核反应。贝特帮助天文学家们弄清了恒星能源
问题，但他没有回答恒星在氢燃烧之后如何演第 2 页
“世界上最难挡住的就是宇宙射线，要打造一个最理想的实验环境，就要尽量降低宇宙射线造成的干扰。”柳卫平介绍说，锦屏地下实验室的垂直岩石覆盖达2400米，居世界之首，可以将宇宙线通量降到地面水平的千万分之一至亿分之一，而且洞内岩层主要为大理岩，岩石本身放射性本底极低。这些为暗物质探测、核天体物理、中微子实验等重大基础性前沿课题研究提供了得天独厚的环境。同时，锦屏地下实验室建有道路可以到达实验室内


氢和氦以外的化学元素如何生成的问题。“那么
多年，科学家们没有停止过研究，但由于面临一系列
的条件限制和技术挑战，至今没有太大进展。”柳卫平说。锦屏地下实验室提供了国
际顶级的极低本底环境，但在柳卫平
看来这还不够。“不同于暗物质和中微子探测，我们
的信号是由加速器产生的，既要把反应信号尽可能多地记
录下来，又要把不需要的信号尽可能地挡住。这就对加速
器的稳定性和可靠性、能量的精确性、束流的品质等提出
了很高的要求。”由
于进行了充分准备项目开，JUNA局第一年就超额完成了
年度计划：离子源和加速器设计完成，长周期部件开始加
工；共用探测器设计模拟完成，高纯锗探测器订货；现场
本底测量基本完成；四个关键核反应建立了完整的模拟程序；完
成了JUNA实验室的平面设计、土建方案和加速器屏
蔽方案……“把
一流的深地条件与一流的研究团队结合，有望取得一流
的研究成果。”在锦屏，柳卫平和他的团队找到了梦寐以
求的“舞台”。吸引
世界科学家聚集原子能院、中科院
近物所、清华大学、上海交大和四川大学，JUNA项目不
仅积聚了国内最优秀的研究群体和顶尖第 3 页
化以及


参与，还吸引了来自美国、澳大利亚、日本等国的国
际顶尖科学家加盟。“以前的国
际合作多是我们到外国去，参与国外的科研项目。
现在国外的科学家要到我们这里来，参与由我们主导的研究工作。”原子能院研究员
郭冰感慨道。作为世界上
条件最好的深地实验室，世界科学家的目光开
始向锦屏聚集。近
日，美国核天体物理联合中心的学术带头人威彻在该中心
网站上发文指出：中国发展了一个在深地测量核天体物理的
计划，美国非常可怜的经费支持使得这几年在该领域
进展非常缓慢，但是现在这个想法在中国实现了。他
甚至还表示，如果在美国获得经费资助困难的话，会考虑跟
中国合作，把他的团队带到锦屏来。“欢迎
国际同仁一起把锦屏实验室建设成为世界一流的核天体物理实验室。”中科院院
士王乃彦相信，锦屏深地核天体物理实验室能
够成为开展核天体物理研究的非常好基地。的随着JUNA项目的不
断推进，这样一幅场景越来越清晰：在
静静的地下，科学家一边数着天体核反应跳动的脉搏，一
边仰望繁星点点的夜空，宇宙奥秘的解开离我们也越来越近……第 4 页
科学家