Глибоко під землею розкопали печери для нейтринного експерименту DUNE

Завершення будівництва величезних підземних печер для експерименту Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) відкриває шлях до новаторських досліджень нейтрино, в яких бере участь міжнародна команда з понад 1400 учених та інженерів.

Працівники земляних робіт завершили будівництво майбутнього будинку для гігантських детекторів частинок для міжнародного глибокопідземного нейтринного експерименту. Розташовані за милю нижче поверхні, три колосальні печери є центром нового дослідницького центру, який охоплює підземну територію розміром приблизно з вісім футбольних полів.

Вчені DUNE, організовані Національною лабораторією прискорювачів Фермі Міністерства енергетики США, вивчатимуть поведінку таємничих частинок, відомих як нейтрино, щоб вирішити деякі з найбільших питань про наш Всесвіт. Чому наш Всесвіт складається з матерії? Як зірка, що вибухає, створює чорну діру ? Чи пов’язані нейтрино з темною матерією, чи іншими невиявленими частинками?

Роль детекторів нейтрино

У печерах є місце для чотирьох великих детекторів нейтрино — кожен розміром із семиповерховий будинок (див. 2-хвилинну анімацію нижче). Детектори будуть наповнені рідким аргоном і фіксуватимуть рідкісну взаємодію нейтрино з прозорою рідиною.

Трильйони нейтрино проходять через наші тіла щосекунди, ми навіть не підозрюємо про це. За допомогою DUNE вчені шукатимуть нейтрино від зірок, що вибухають, і вивчатимуть поведінку пучка нейтрино, виробленого в лабораторії Фермілаб, розташованій поблизу Чикаго, приблизно за 800 миль на схід від підземних печер. Промінь, створений найпотужнішим у світі джерелом нейтрино, пройде прямо крізь землю та скелі від Fermilab до детекторів DUNE у Південній Дакоті. Для шляху нейтрино не потрібен тунель.

Досягнення земляних робіт і будівництва

«Завершення розкопок цих величезних печер є значним досягненням для цього проекту», — сказав директор проекту США Кріс Моссі. «Завершення цього кроку готує проект для встановлення детекторів, що розпочнеться пізніше цього року, і наближає нас до реалізації бачення втілення цього підземного об’єкта світового класу в реальність».

Команди інженерів, будівельників і розкопок працюють на глибині 4850 футів під поверхнею з 2021 року в підземному дослідницькому центрі Санфорд, де розташована частина DUNE у Південній Дакоті.  Будівельники демонтували важке гірниче обладнання та по частинах транспортували його під землю за допомогою наявної шахти. Під землею робітники знову зібрали обладнання, і робітники витратили майже два роки на підривання та видалення породи. Близько 800 000 тонн гірської породи було викопано та транспортовано з-під землі до експансивної колишньої гірської ділянки над землею, відомої як відкритий розріз.

Подальші кроки та записи з безпеки

Робітники незабаром почнуть оснащувати печери системами, необхідними для встановлення детекторів DUNE і щоденної роботи дослідницького центру. Пізніше цього року команда проекту планує розпочати встановлення ізольованої сталевої конструкції, яка буде містити перший детектор нейтрино. Мета – запустити перший детектор до кінця 2028 року.

Завершення трьох великих печер і всіх сполучних штреків знаменує кінець справді великих розкопок. Підрядник, який проводив розкопки, підтримував взірцевий рекорд безпеки, працюючи понад мільйон годин без нещасних випадків. Це велике досягнення в цій промисловості важкого будівництва», — сказав Майкл Джемеллі з Fermilab, який керував розкопками печер компанією Thyssen Mining. «Успіх цієї фази проекту можна пояснити безпечною, самовідданою роботою робітників, що займаються земляними роботами, багатопрофільним досвідом інженерів проекту та допоміжного персоналу. Яке визначне досягнення та віха для цього міжнародного проекту».

Вчені DUNE дуже хочуть розпочати встановлення детекторів частинок. Колаборація DUNE, яка включає понад 1400 науковців та інженерів з понад 200 установ у 36 країнах, успішно випробувала технологію та процес складання першого детектора.  Розпочато масове виробництво його компонентів. Тестування технологій, що лежать в основі обох детекторів, триває з використанням пучків частинок у європейській лабораторії CERN.