大城市爲了有效利用土地，正在開發更深的地下空間，而前緣科學領域爲了實施地上無法獲得的環境，也在積極利用地下深處的空間。日本的舞臺是位於奧飛驒山區的神岡礦山（岐阜縣），這裏曾獲得過讓小柴昌俊和梶田隆章先後獲得諾貝爾物理可用能學獎的成果。目前還在建設基本粒子的新觀測裝置「頂級神岡偵檢器（Hyper-Kamiokande）」。
用於頂級神岡偵檢器的挖掘現場（圖片由東京大學宇宙射線研究所提供）
地下與地上的不同之處在於，地下可以阻斷被稱之爲宇宙射線的太空粒子。宇宙射線能輕鬆穿透混凝土牆，但如果是厚度達幾百米以上的岩盤，就可以阻斷大部分宇宙射線。因此地下深處是宇宙射線的「清潔室」。
利用這種環境可以進行物理可用能學和天文學的重要研究主題——基本粒子「微中子」和神祕的「暗物質粒子」的檢測實驗。在地上設置檢測裝置的話，宇宙射線的量會大大增加，無法獲得有意義的資料。另一方面，這些粒子與宇宙射線不同，可以輕鬆穿透地球，因此在地下深處的話不會受到宇宙射線干擾，很容易檢測。
神岡礦山的地下已經有微中子實驗設施「神岡偵檢器」和「超級神岡偵檢器」，5月份又開始動工建設更大規模的頂級神岡偵檢器。計劃2027年開始進行實驗。這座礦山的地下還有一些用於探索暗物質粒子的實驗設施，是目前全球屈指可數的探測基地。
加拿大薩德伯裏礦山的地下研究設施除了上述實驗外，還在實施調查不存在宇宙射線的環境對生物有何影響的實驗。地上的生物從出生到死亡始終暴露在宇宙射線中。因此有觀點認爲，沒有宇宙射線的話生物體可能會發生某些變化。薩德伯裏礦山的實驗其目的就是驗證這個假說。
另一方面，國際太空站（ISS）暴露在遠遠高於地上的宇宙射線中，目前也在調查這種環境對生物的影響。透過與地下的實驗相結合，有望更好地瞭解宇宙射線與生命之間的關係。
地下與地上的另一個區別是，地下幾乎不存在來自人工的振動。雖然人體察覺不到，但在汽車、鐵路和工廠的影響下，地上始終存在振動，而在地下深處，人工振動就會大幅減量。
利用這個特點的設施是神岡礦山的重力波望遠鏡「KAGRA」。重力波也與微中子等一樣，能穿透地球。此時地球會發生膨脹和收縮。由於地下的干擾振動比較少，重力波的檢測靈敏度有望得到提高。
歐洲也着眼於這個特點，計劃在地下建設新一代重力波望遠鏡，目前正與KAGRA推進聯合研究。地下深處在探索宇宙奧祕方面的重要性也由此進一步提升。
日文：中島林彥、《日經產業新聞》，2021/06/23
中文：JST客觀日本編輯部
