記者 | 戴晶晶

“暗物質的量被低估了，宇宙將停止膨脹，然後在自身的引力下坍縮，最後成爲一個奇點並再次大爆炸，把一切歸零。”

在劉慈欣著名科幻小說《三體》的終章，人類科學家關一帆給出了宇宙最終的結局，是坍縮成一個奇點。

大坍縮論也是現實科學界針對宇宙終極命運的假說之一，其他著名的假說還包括熱寂論、宇宙循環論和大撕裂論等。

上述假說均離不開暗物質這一概念。

暗物質是科學家在理論上提出的存在於宇宙中的一種不可見物質，被比作“籠罩在21世紀物理學天空中的烏雲”，用於解釋恆星圍繞星系中心公轉速度過快的情況。

根據宇宙組成理論模型和宇宙學觀測，目前人類可見的普通物質僅佔宇宙總質量的約5%，宇宙中不可見的暗物質約佔27%，其餘68%爲暗能量。

暗物質的發現對人類理解宇宙演化與發展科技至關重要。但距離提出暗物質的存在已過去百年，人類仍未找到暗物質的直接觀測證據。

中國已踏入國際暗物質探測競賽的前沿，並在尋找暗物質這一“幽靈”的探測器的關鍵材料上取得重要突破。

1月19日，中核集團發佈消息稱，2022年，由中核集團中國原子能工業有限公司研發生產鍺同位素材料實現自主化、批量化供應，並順利交付清華大學。

由清華大學牽頭的中國暗物質實驗（CDEX）是中國首個完全自主的暗物質探測實驗，通過高純鍺探測器開展10千兆電子伏特以下的輕暗物質粒子的直接探測研究。

該實驗在世界最深的四川錦屏山地下實驗室進行。該實驗室在垂直岩石覆蓋厚度2400米的地下，能夠提供低宇宙線強度、低輻射本底的特殊環境。

一旦暗物質粒子擊中鍺原子核，探測器將記錄反衝鍺原子核的能量，使科研人員能夠通過能譜尋找暗物質並進行研究。

過去，製造高丰度、高純度鍺探測器所需的富集鍺同位素長期依賴於進口，受制於海外的供應商。

實現鍺同位素材料實現自主化、批量化供應，代表着中國打破了該材料的國外壟斷。

中核集團表示，這徹底解決了深地科研項目關鍵材料需求，併爲後續進一步拓展深地實驗研究規模和深度奠定堅實的基礎。

鍺是一種亞金屬元素，具備多方面特殊性質。其各類同位素可以分別用於電子半導體、航空航天測控、核物理探測、高分辨紅外透視等不同領域。

目前，中核集團已成爲全球最大規模、各項技術指標最高的鍺同位素材料生產供應商。

國際上暗物質探測研究主要分爲直接探測、間接探測和加速器產生三種方法。其中，直接探測是最爲準確的暗物質探測手段，主要通過高純鍺實驗和液氙實驗進行。

直接探測實驗，也是在目前尋找暗物質粒子的各類實驗手法中採用得最多的一種探測方式。美國進行的CDMS實驗、意大利的DAMA實驗等，都採用的是直接探測方式。

在四川錦屏山地下實驗室，由上海交通大學牽頭的PandaX液氙實驗組，也在利用氣液兩相氙探測器開展10千兆電子伏特以上的重暗物質粒子的直接探測研究。

除了“下地”，2015年12月17日，中國首顆暗物質探測衛星“悟空”成功發射，正通過空間觀測高能宇宙線和伽馬射線來間接研究暗物質粒子的性質。

據《中國青年報》報道，劉慈欣曾現場參觀了“悟空”的發射。

“暗物質是否存在，人類都不知道，那是一條很漫長很艱險的道路。”劉慈欣說，認識暗物質，是認識宇宙的關鍵要素，也是對人本身認識的革命性起點與誘因。

責任編輯：劉萬里 SF014