NIKKEI——日本經濟新聞中文版

      為了有效利用土地，大城市正在不斷開發更深層的地下空間。在尖端科學領域，為了實現無法在地面上獲得的環境，利用地下深層空間的動向越來越活躍。在日本，運用地下環境的舞臺是奧飛驒山間的神岡礦山（岐阜縣）。這裡誕生了小柴昌俊和梶田隆章兩位諾貝爾物理學獎獲得者的成果。目前已開始建設新的基本粒子觀測裝置「頂級神岡探測器（Hyper-Kamiokande）」。

頂級神岡探測器建設項目挖掘現場（圖片由東京大學宇宙射線研究所提供）

      與地面的不同之處在於，地下可遮罩來自太空的宇宙射線粒子。宇宙射線可輕易穿透混凝土牆壁，但厚度達到數百米以上的岩層可以遮罩掉大部分宇宙射線。地下深處是宇宙射線的潔凈室。

      作為物理學和天文學的重要課題，基本粒子「中微子」和無法分辨的「暗物質粒子」的檢測實驗利用了這種環境。如果裝置建在地面上，會接收到大量的宇宙射線，無法獲得有意義的數據。但另一方面，這些粒子與宇宙射線不同，可以輕鬆穿過地球本身，如果是在地下深處，就能在不受宇宙射線干擾的情況下檢測這些粒子。

      神岡礦山的地下已經建設了中微子實驗設施「神岡探測器（Kamiokande）」和「超級神岡探測器（Super-Kamiokande）」，為了建設更大規模的頂級神岡探測器，5月啟動了挖掘工程。目標是2027年開始實驗。該礦山的地下有多個探索暗物質粒子的實驗設施，是世界上屈指可數的基地。

      除了這些實驗之外，加拿大薩德伯里（Sudbury）礦山的地下研究設施在推進另一種實驗：調查不存在宇宙射線的環境對生物産生的影響。地面上的生物從出生到死亡一直在受到宇宙射線的照射。因此有觀點認為，如果宇宙射線消失，應該會對生物産生某些影響。實驗的目的是驗證這種假説。

      另一方面，國際太空站（ISS）受到的宇宙射線照射量遠遠高於地面，目前正在調查這種環境對生物産生的影響。如果結合地下實驗進行綜合研究，將有望更加深刻地了解宇宙射線與生命的關係。

      地下與地面的另一個不同點是幾乎不存在人工振動。雖然人類感覺不到，但在地面上，汽車、鐵路、工廠都會發出振動，大地時刻都在動搖。在地下深處，人工振動會大幅衰減。

      利用這一特點的設施是建在神岡礦山的引力波望遠鏡「神樂（KAGRA）」。引力波也和中微子一樣，可以穿過地球。此時，地球會發生伸縮。在地下，由於干擾的振動很少，引力波檢測靈敏度可望提高。

      歐洲也發現了這一優點，計劃在地下建設新一代引力波望遠鏡，目前正在與「神樂」推進共同研究。為了解開宇宙之謎，地下深層的重要性或將進一步提高。

      日本經濟新聞（中文版：日經中文網）中島林彥