Potężne jaskinie dla eksperymentu DUNE już gotowe

Robotnicy zakończyli kopanie wielkich podziemnych jaskiń, w których w przyszłości zostaną zbudowane olbrzymie wykrywacze cząstek Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). To międzynarodowy projekt, w którym udział bierze też Polska. Nasz kraj bierze udział w rozbudowie kompleksu akceleratorowego w Fermilab. PIP-II, urządzenie zdolne do generowania wiązek protonów o mocy przekraczającej 1 megawat, będzie najpotężniejszym na świecie źródłem neutrin. Jego najważniejszym zadaniem będzie dostarczanie neutrin dla Deep Underground Neutrino Experiment.

W jaskiniach znajdujących się 1,5 kilometra pod ziemią zmieszczą się 4 wykrywacze DUNE, każdy wysokości 7-piętrowego budynku. Dzięki nim naukowcy będą mogli badać neutrina, jedne z najbardziej tajemniczych cząstek we wszechświecie. Poszukają odpowiedzi na pytania, dlaczego wszechświat zbudowany jest z materii, w jaki sposób z eksplodujących gwiazd rodzą się czarne dziury, czy neutrina mają związek z ciemną materią, a może z innymi – nieznanymi jeszcze – cząstkami. Gigantyczne detektory zostaną wypełnione argonem, a czujniki będą rejestrowały interakcje pomiędzy neutrinami a atomami argonu.

W każdej sekundzie przez nasze ciała przenikają biliony neutrin. Nic o tym nie wiemy, ani nie odczuwamy skutków działania tych cząstek, gdyż niemal nie wchodzą one w interakcje z materią. I my, i nasza planeta jesteśmy dla nich przezroczyści. Niezwykle rzadko zdarza się, że neutrino zderzy się z inną cząstką. I właśnie śladów takich zderzeń będzie poszukiwał DUNE. Neutrina będą wysyłane w kierunku detektorów ze wspomnianego już PIP-II, położonego niemal 1300 kilometrów na wschód od DUNE. Cząstki przelecą przez ziemię i skały, dotrą do detektorów DUNE, w których czujniki odnotują wszelkie interakcje.

Ukończenie budowy jaskiń to niezwykle ważny etap całego projektu. Dzięki niemu jeszcze w bieżącym roku rozpoczniemy instalowanie detektorów, mówi dyrektor projektu Chris Mossey. Stworzenie jaskiń na głębokości 1,5 kilometra pod ziemią nie było proste. Najpierw powstał szyb, przez który opuszczono rozmontowany ciężki sprzęt. Tam go ponownie złożono i przez dwa lata robotnicy rozkopywali i wysadzali skały. Spod ziemi wydobyto niemal 800 000 skał, które przetransportowano na powierzchnię i zasypano nimi pobliską kopalnię odkrywkową Open Cut.

Za kilka miesięcy pod ziemią rozpocznie się instalacja stalowego rusztowania, które będzie utrzymywało pierwszy z detektorów. Twórcy DUNE planują, że będzie on gotowy do pracy pod koniec 2028 roku.

W projekcie DUNE bierze udział ponad 1400 inżynierów i naukowców z ponad 200 instytucji z 36 krajów. Przetestowali oni już technologie i proces konstrukcyjny pierwszego z detektorów, a produkcja jego komponentów idzie pełną parą.

Potężne jaskinie dla eksperymentu DUNE już gotowe