NIKKEI——日本经济新闻中文版

      为了有效利用土地，大城市正在不断开发更深层的地下空间。在尖端科学领域，为了实现无法在地面上获得的环境，利用地下深层空间的动向越来越活跃。在日本，运用地下环境的舞台是奥飞驒山间的神冈矿山（岐阜县）。这里诞生了小柴昌俊和梶田隆章两位诺贝尔物理学奖获得者的成果。目前已开始建设新的基本粒子观测装置“顶级神冈探测器（Hyper-Kamiokande）”。

顶级神冈探测器建设项目挖掘现场（图片由东京大学宇宙射线研究所提供）

      与地面的不同之处在于，地下可屏蔽来自太空的宇宙射线粒子。宇宙射线可轻易穿透混凝土墙壁，但厚度达到数百米以上的岩层可以屏蔽掉大部分宇宙射线。地下深处是宇宙射线的洁净室。

      作为物理学和天文学的重要课题，基本粒子“中微子”和无法分辨的“暗物质粒子”的检测实验利用了这种环境。如果装置建在地面上，会接收到大量的宇宙射线，无法获得有意义的数据。但另一方面，这些粒子与宇宙射线不同，可以轻松穿过地球本身，如果是在地下深处，就能在不受宇宙射线干扰的情况下检测这些粒子。

      神冈矿山的地下已经建设了中微子实验设施“神冈探测器（Kamiokande）”和“超级神冈探测器（Super-Kamiokande）”，为了建设更大规模的顶级神冈探测器，5月启动了挖掘工程。目标是2027年开始实验。该矿山的地下有多个探索暗物质粒子的实验设施，是世界上屈指可数的基地。

      除了这些实验之外，加拿大萨德伯里（Sudbury）矿山的地下研究设施在推进另一种实验：调查不存在宇宙射线的环境对生物产生的影响。地面上的生物从出生到死亡一直在受到宇宙射线的照射。因此有观点认为，如果宇宙射线消失，应该会对生物产生某些影响。实验的目的是验证这种假说。

      另一方面，国际空间站（ISS）受到的宇宙射线照射量远远高于地面，目前正在调查这种环境对生物产生的影响。如果结合地下实验进行综合研究，将有望更加深刻地了解宇宙射线与生命的关系。

      地下与地面的另一个不同点是几乎不存在人工振动。虽然人类感觉不到，但在地面上，汽车、铁路、工厂都会发出振动，大地时刻都在动摇。在地下深处，人工振动会大幅衰减。

      利用这一特点的设施是建在神冈矿山的引力波望远镜“神乐（KAGRA）”。引力波也和中微子一样，可以穿过地球。此时，地球会发生伸缩。在地下，由于干扰的振动很少，引力波检测灵敏度可望提高。

      欧洲也发现了这一优点，计划在地下建设新一代引力波望远镜，目前正在与“神乐”推进共同研究。为了解开宇宙之谜，地下深层的重要性或将进一步提高。

      日本经济新闻（中文版：日经中文网）中岛林彦