大城市为了有效利用土地，正在开发更深的地下空间，而前沿科学领域为了实现地上无法获得的环境，也在积极利用地下深处的空间。日本的舞台是位于奥飞驒山区的神冈矿山（岐阜县），这里曾获得过让小柴昌俊和梶田隆章先后获得诺贝尔物理学奖的成果。目前还在建设基本粒子的新观测装置“顶级神冈探测器（Hyper-Kamiokande）”。
用于顶级神冈探测器的挖掘现场（图片由东京大学宇宙线研究所提供）
地下与地上的不同之处在于，地下可以阻断被称之为宇宙射线的太空粒子。宇宙射线能轻松穿透混凝土墙，但如果是厚度达几百米以上的岩盘，就可以阻断大部分宇宙射线。因此地下深处是宇宙射线的“清洁室”。
利用这种环境可以进行物理学和天文学的重要研究主题——基本粒子“中微子”和神秘的“暗物质粒子”的检测实验。在地上设置检测装置的话，宇宙射线的量会大大增加，无法获得有意义的数据。另一方面，这些粒子与宇宙射线不同，可以轻松穿透地球，因此在地下深处的话不会受到宇宙射线干扰，很容易检测。
神冈矿山的地下已经有中微子实验设施“神冈探测器”和“超级神冈探测器”，5月份又开始动工建设更大规模的顶级神冈探测器。计划2027年开始进行实验。这座矿山的地下还有一些用于探索暗物质粒子的实验设施，是目前全球屈指可数的探测基地。
加拿大萨德伯里矿山的地下研究设施除了上述实验外，还在实施调查不存在宇宙射线的环境对生物有何影响的实验。地上的生物从出生到死亡始终暴露在宇宙射线中。因此有观点认为，没有宇宙射线的话生物体可能会发生某些变化。萨德伯里矿山的实验其目的就是验证这个假说。
另一方面，国际空间站（ISS）暴露在远远高于地上的宇宙射线中，目前也在调查这种环境对生物的影响。通过与地下的实验相结合，有望更好地了解宇宙射线与生命之间的关系。
地下与地上的另一个区别是，地下几乎不存在来自人工的振动。虽然人体察觉不到，但在汽车、铁路和工厂的影响下，地上始终存在振动，而在地下深处，人工振动就会大幅减少。
利用这个特点的设施是神冈矿山的引力波望远镜“KAGRA”。引力波也与中微子等一样，能穿透地球。此时地球会发生膨胀和收缩。由于地下的干扰振动比较少，引力波的检测灵敏度有望得到提高。
欧洲也着眼于这个特点，计划在地下建设新一代引力波望远镜，目前正与KAGRA推进联合研究。地下深处在探索宇宙奥秘方面的重要性也由此进一步提升。
日文：中岛林彦、《日经产业新闻》，2021/06/23
中文：JST客观日本编辑部
