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NSF投资5亿美元 将全球最深矿井建为地下实验室

 

将建在霍姆斯特克金矿山中的美国科学和工程学深地实验室的示意图
 
位于美国南达科他州的霍姆斯特克金矿山是北美历史最悠久、埋藏最深的矿山,它拥有130年历史,纵深达2500米,相当于6.5座帝国大厦叠加在一起的高度。2007年7月10日,美国国家科学基金会(NSF)宣布,如果NSF真的要投资5亿美元建一座世界最深的科学和工程学深地实验室(DUSEL),那么这个实验室将建在已废弃的霍姆斯特克金矿山中。
这一决定结束了长达6年的深地实验室选址之争。
 
据《科学》杂志在线新闻报道,历史上第一次观察太阳中微子的实验就是在霍姆斯特克金矿中进行的。20世纪60年代,为了验证星球核反应理论,美国物理学家雷蒙德·戴维斯在这座金矿山的1500米深处搭起一个注满615吨四氯乙烯液体的巨大探测器。1968年,他的实验室小组报告捕捉到来自太阳的中微子,开辟了“太阳中微子问题”的先河。在随后30年的探测中,他的小组共捕获到来自太阳的2000个中微子。戴维斯荣获2002年诺贝尔物理学奖,以表彰其在天体物理学,特别是在宇宙射线中微子探测方面的先驱性贡献。
 
2000年9月,霍姆斯特克金矿山的拥有者、加拿大的巴利克黄金公司宣布将关闭这座金矿;2001年6月,美国科学家向NSF提出建议:要求将这座世界最深的金矿改造成一个世界级的地下实验室,以开展物理、地理和极端条件下的生物学等研究。长久以来,美国研究人员特别是天体物理学家一直渴望有一个足够深的地下实验室,可以掩蔽敏感的仪器、设备免受不必要的宇宙射线的干扰。但由于没有得到基金的资助,许多科学家不得不在20世纪80年代将他们的学生送到日本、意大利或其他有更好地下实验室的地方。霍姆斯特克金矿山的关闭让他们看到了曙光。
 
科学家的建议得到了一些重要政治人物的支持,包括国会参议院多数党领袖、南达科他州民主党人Tom Daschle以及南达科他州州长Bill Janklow,他们想象着未来的地下实验室可当做IMAX巨幕电影院和吸引旅游者的又一新景点,他们还将新实验室看作经济和教育的“母矿”。南达科他州民主党人、参议员Tim Johnson是参议院负责监督NSF预算的拨款委员会的成员,他要求在下年度拨款1000万美元让金矿继续开放,以便当科学机构开始运作时,金矿能继续存在。
 
然而,地下实验室的选址方案和相关谈判一波三折。当巴利克黄金公司要求美国政府承担安全责任、环保和其他可能出现的问题时,谈判陷入了僵局。与此同时,美国的研究人员又提出几处可供选择的地址。2005年7月,NSF从8个提名地址中确定2个作为最终的候选者:霍姆斯特克金矿山和位于科罗拉多州的亨德森矿山,而这又遭到位于西雅图的华盛顿大学的研究人员的批评,因为他们申报的地址落选了。2006年,NSF重新开放竞标,华盛顿大学和明尼苏达大学的研究人员提出建议,希望科学和工程学深地实验室建造在明尼苏达州北部的苏丹矿山中。
 
在经过一轮又一轮的同行评估后,霍姆斯特克金矿山最终胜出。研究人员们认为,这座矿山能提供许多很好的实验条件。比如,这里最深可以达到地下2400米,而且,南达科他州已投资3500万美元用于矿山的巩固,并提出愿意承担和保证这一地址的安全。一位私人捐资者为这个项目捐资7000万美元。南达科他州已计划在明年早些时间开放深度为1500米左右的浅层空间作为临时实验室。
 
即使过去对这一地址持批评态度的人们也对新结果感到满意。华盛顿大学的一位物理学家说:“我们的小组认为,NSF今年的选址工作做得很全面,我们支持这一决定。”
 
然而,科学和工程学深地实验室的建造并不是一件容易的事。在未来3年中,霍姆斯特克金矿小组需要每年获得500万美元的经费才能完成一个概念设计。而且,这个项目还必须与NSF批准的其他几个项目竞争。加州大学伯克利分校的物理学家 Kevin Lesko是霍姆斯特克金矿小组的负责人,他希望能在2011年获得实验室的建设拨款。
(责任编辑:史少晨)
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