Voor het DUNE Neutrino Experiment zijn diep onder de grond enorme grotten gegraven

De voltooiing van de enorme ondergrondse grotten van het Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) maakt de weg vrij voor baanbrekend neutrinoonderzoek, waarbij een internationaal team van meer dan 1.400 wetenschappers en ingenieurs betrokken is.

Graafmachines zijn klaar met de bouw van de toekomstige thuisbasis van 's werelds gigantische deeltjesdetectoren Diep ondergronds neutrino-experiment. De drie enorme grotten liggen ongeveer anderhalve kilometer boven het aardoppervlak en vormen het hart van een nieuwe onderzoeksfaciliteit die zich uitstrekt over een ondergronds gebied ter grootte van acht voetbalvelden.

Onder leiding van het Fermi National Accelerator Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie zullen DUNE-wetenschappers het gedrag van mysterieuze deeltjes, bekend als neutrino's, bestuderen om enkele van de grootste vragen over ons universum op te lossen. Waarom bestaat onze wereld uit materie? Hoe ontstaat een exploderende ster? Zwart gat? Zijn neutrino’s geassocieerd met donkere materie of andere onontdekte deeltjes?

De rol van neutrinodetectoren

De grotten bieden ruimte aan vier grote neutrinodetectoren, elk zo groot als een gebouw van zeven verdiepingen (zie twee minuten durende animatie hieronder). Detectoren zullen worden gevuld met vloeibaar argon en de zeldzame interactie van neutrino's met de transparante vloeistof registreren.

DUNE zal helpen een duidelijker beeld te krijgen van het universum en hoe het werkt. DUNE-wetenschappers zullen drie belangrijke wetenschappelijke doelen nastreven: ontdekken of neutrino's de reden kunnen zijn dat het universum uit materie bestaat; Zoeken naar subatomaire verschijnselen die Einsteins droom van het verenigen van krachten kunnen helpen verwezenlijken; Kijk hoe de neutrino's uit een exploderende ster komen en misschien ben je getuige van de geboorte van een ster Neutronenster Of een zwart gat.

Biljoenen neutrino's reizen elke seconde door ons lichaam zonder dat we het weten. Met DUNE zullen wetenschappers zoeken naar neutrino's van exploderende sterren en het gedrag onderzoeken van een straal neutrino's geproduceerd in Fermilab, gelegen nabij Chicago, ongeveer 1300 kilometer ten oosten van de ondergrondse grotten. De straal, geproduceerd door 's werelds dichtste neutrinobron, zal rechtstreeks door de grond en rotsen reizen van Fermilab naar de DUNE-detectoren in South Dakota. Er is geen tunnel nodig Pad van neutrino's.

Boor- en bouwprestaties

De Amerikaanse projectmanager Chris Musi zei: “Het voltooien van de opgravingen in deze enorme grotten is een grote prestatie voor dit project.” “Het voltooien van deze stap bereidt het project voor op de installatie van detectoren die later dit jaar begint en brengt ons een stap dichter bij het realiseren van de visie om deze ondergrondse faciliteit van wereldklasse werkelijkheid te maken.”

Het vliegdekschip vervoerde bijna 800.000 ton steen, die anderhalve kilometer onder de grond was uitgegraven, in een open gebied in Lead, South Dakota. Bron afbeelding: Stephen Kenny, Sanford Underground Research Facility

Engineering-, constructie- en boorteams werken sinds 2021 op 1.450 meter onder het oppervlak Ondergrondse onderzoeksfaciliteit van Sanfordde thuisbasis van het South Dakota-gedeelte van DUNE. Bouwploegen Zwaar mijnbouwmaterieel werd ontmanteld en stuk voor stuk ondergronds verplaatst via een bestaande schacht. Ondergronds zetten arbeiders de apparatuur weer in elkaar, en de arbeiders brachten bijna twee jaar door Stralen en verwijderen Steen. Bijna 800.000 ton gesteente werd opgegraven en van ondergronds getransporteerd naar een uitgestrekt bovengronds voormalig mijngebied dat bekend staat als de Open Cut.

Toekomstige stappen en veiligheidsgegevens

Werknemers zullen binnenkort beginnen met het uitrusten van de grotten met de systemen die nodig zijn om duindetectoren en de dagelijkse werking van de onderzoeksfaciliteit te installeren. Later dit jaar is het projectteam van plan te beginnen met de bouw van de geïsoleerde staalconstructie waarin de eerste neutrinodetector zal worden gehuisvest. Het doel is om de eerste detector vóór eind 2028 operationeel te hebben.

Een vogelperspectief van een van de grote grotten in South Dakota, ongeveer zo hoog als een gebouw van zeven verdiepingen. Hier zullen grote deeltjesdetectoren voor het Deep Underground Neutrino Experiment worden geplaatst om het gedrag van neutrino's te bestuderen. DUNE-detectoren zullen naar verwachting het grootste ondergrondse koelsysteem ter wereld zijn. Bron afbeelding: Matthew Kapost, Sanford Underground Research Facility

“De voltooiing van de drie grote cavernes en alle onderling verbonden grotten markeert het einde van een werkelijk grote graafoperatie. De opgravingsaannemer handhaafde een voorbeeldig veiligheidsrecord en werkte meer dan een miljoen uur zonder tijdverlies”, aldus Michael Gemelli van Fermilab, die leiding gaf aan de opgravingen van de grotten door Thyssen Mining: ‘Dit is een grote prestatie in deze zware bouwsector.’ ‘Het succes van deze fase van het project kan worden toegeschreven aan het veilige en toegewijde werk van de boorers, en de multidisciplinaire achtergronden van de projectingenieurs en ondersteunend personeel. “Wat een fantastische prestatie en mijlpaal voor dit internationale project.”

DUNE-wetenschappers staan ​​te popelen om deeltjesdetectoren te installeren. De DUNE Collaboration, die meer dan 1.400 wetenschappers en ingenieurs van over de hele wereld samenbrengt 200 instellingen in 36 landenheeft met succes de technologie en het assemblageproces van de eerste detector getest. Massaproductie van zijn componenten Ik begon. Test basistechnieken voor beide detectoren In een Europees laboratorium worden nu deeltjesbundels gebruikt CERN.