Европейская организация по ядерным исследованиям ЦЕРН, американская лаборатория Fermilab и подземный исследовательский комплекс SURF приступили к строительству детекторов для международного эксперимента DUNE. Установка поможет изучить свойства нейтрино — одних из самых трудноуловимых частиц во Вселенной — и проверить гипотезы о том, почему материи в космосе значительно больше, чем антиматерии.
Работы проходят почти на полуторакилометровой глубине в Южной Дакоте. Сейчас специалисты собирают массивные стальные конструкции, которые станут внешними корпусами двух детекторных модулей. Внутри них разместят криостаты — огромные теплоизолированные резервуары для жидкого аргона.
Каждый модуль будет содержать около 17 тысяч тонн жидкого аргона, охлажденного примерно до −185 °C. Размеры одного резервуара составят 66 метров в длину, 19 метров в ширину и 18 метров в высоту. Для сборки двух конструкций потребуется около 2600 стальных балок. Их по одной доставляют под землю через шахту.
Главный принцип эксперимента DUNE заключается в том, что нейтрино будут направлять из лаборатории Fermilab в штате Иллинойс к детекторам в Южной Дакоте. Частицы преодолеют около 1300 километров, пройдя сквозь Землю. Перед отправкой их свойства измерит отдельный детектор возле источника, а подземная установка зафиксирует изменения после путешествия.
Сравнение результатов позволит исследовать осцилляции нейтрино — превращения частиц одного типа в другой. Ученые рассчитывают точнее определить их свойства и проверить, различается ли поведение нейтрино и антинейтрино. Это может помочь объяснить, почему после Большого взрыва материя не исчезла вместе с антиматерией и смогла сформировать звезды, планеты и галактики.
Подземное пространство для DUNE планируют подготовить к 2029 году, а монтаж детекторного оборудования завершить к 2030-му. Научная программа должна начаться в 2031 году. В проекте участвуют более 1500 исследователей из разных стран, а после запуска к работе подключится международная команда примерно из 1800 специалистов.
Читайте также: На орбите охладили атомы до температуры в 280 млрд раз ниже, чем в открытом космосе