Исследователи, техники и строители проекта LBNF-DUNE успешно завершили изъятие 800 000 тонн породы из подземного исследовательского центра Sanford, расположенного в Лиде, Южная Дакота. Это ключевой этап в многолетней программе создания самого масштабного исследования нейтрино в мире.
Порядка ста лет назад физики предположили существование нейтрино в связи с неполным сохранением энергии в некоторых взаимодействиях частиц. Впервые нейтрино удалось зафиксировать в 1956 году. С тех пор эти субатомные частицы продолжают удивлять учёных своими свойствами.
Одним из наиболее неожиданных открытий стало то, что нейтрино обладают массой. Хотя масса является свойственной характеристикой для большинства объектов, согласно Стандартной модели, нейтрино не должны её иметь. Физики продолжают работать над определением точного значения их массы.
Другой важной находкой стало существование трёх разнообразных типов нейтрино, при этом частицы могут изменять свой тип в процессе перемещения. Это явление является одной из главных причин научного интереса к данным частицам. Ученые предполагают, что именно это свойство может помочь разгадать, почему в нашей Вселенной материя доминирует над антиматерией.
Для изучения изменения типов нейтрино по пути их движения, LBNF-DUNE будет направлять поток нейтрино из Национальной ускорительной лаборатории Fermilab в Иллинойсе в Южную Дакоту. На старте и в конечной точке маршрута детекторы зарегистрируют типы нейтрино и антинейтрино. Сравнивая темпы их преобразования, учёные смогут выявить различия, которые смогут объяснить это давно существующее противоречие.
Кроме того, LBNF-DUNE прольет свет на другие значимые вопросы. Когда некоторые звёзды завершают свой жизненный цикл, они взрываются, и нейтрино становятся первыми частицами, испускаемыми сверхновыми. На этом этапе звёзды образуют элементы, такие как углерод, кислород и железо. Фиксация нейтрино от этого процесса может позволить учёным «поймать сверхновые в действии».
Детекторы DUNE также ориентированы на регистрацию других частиц. На данный момент только протоны из всех известных частиц, состоящих из других типов частиц, не распадаются в естественных условиях. До сих пор неясно, распадаются ли они вообще или это происходит крайне редко, что учёные ещё не зафиксировали. Если распад имеет место, это может стать ключом к пониманию вопроса о единой фундаментальной силе или множестве сил, существующих с момента Большого взрыва. LBNF/DUNE могут помочь в исследовании этого процесса.
LBNF-DUNE применит гигантские детекторы, достигающие высоты семиэтажного здания, причём каждый из них будет содержать 17 000 тонн жидкого аргона. Это значительно увеличивает вероятность успешного обнаружения нейтрино. Дальний детектор, расположенный в Южной Дакоте, будет размещён на глубине около мили под землёй. Такое расположение защищает детектор от других космических частиц.
Собственно процесс рытья тоннеля занял три года. Команде потребовалось разобрать оборудование, переместить его в глубь шахты и снова собрать. За время проведения раскопок было поднято на поверхность 800 000 тонн породы, которая теперь заняла место на территории бывшего шахтного комплекса.
С завершением раскопок команда LBNF-DUNE переходит к следующим этапам. На данный момент происходит монтаж дальнего детектора в подземном исследовательском центре Санфорда. Ожидается завершение строительства и начало эксплуатации детектора в 2028 году. После этого будет установлен ближний детектор в Fermilab.
Источник: iXBT
