Videnskab
 Science >> Videnskab >  >> Fysik

Udgravning af kolossale huler til Fermilabs DUNE-eksperiment afsluttet

Bygningsarbejdere skabte to kolossale huler, hver mere end 500 fod lange og omkring syv etager høje, til de gigantiske partikeldetektormoduler i Deep Underground Neutrino Experiment, der er vært for Fermilab. En tredje hule vil huse hjælpemidler til drift af detektoren. Kredit:Matthew Kapust, Sanford Underground Research Facility

Gravearbejdere er færdige med at udskære det fremtidige hjem for de gigantiske partikeldetektorer til det internationale Deep Underground Neutrino Experiment. Beliggende en kilometer under overfladen er de tre kolossale huler kernen i et nyt forskningsanlæg, der strækker sig over et underjordisk område på størrelse med otte fodboldbaner.

Hostet af det amerikanske energiministeriums Fermi National Accelerator Laboratory, vil DUNE-forskere studere adfærden af ​​mystiske partikler kendt som neutrinoer for at løse nogle af de største spørgsmål om vores univers. Hvorfor er vores univers sammensat af stof? Hvordan skaber en eksploderende stjerne et sort hul? Er neutrinoer forbundet med mørkt stof eller andre uopdagede partikler?

Hulerne giver plads til fire store neutrino-detektorer - hver på størrelse med en syv-etagers bygning. Detektorerne vil blive fyldt med flydende argon og registrere neutrinoers sjældne interaktion med den gennemsigtige væske.

Trillioner af neutrinoer rejser gennem vores kroppe hvert sekund, uden at vi selv ved det. Med DUNE vil forskere lede efter neutrinoer fra eksploderende stjerner og undersøge opførselen af ​​en stråle af neutrinoer produceret ved Fermilab, der ligger nær Chicago, omkring 800 miles øst for de underjordiske huler.

Strålen, produceret af verdens mest intense neutrinokilde, vil rejse lige gennem jord og sten fra Fermilab til DUNE-detektorerne i South Dakota. Ingen tunnel er nødvendig for neutrinoernes vej.

"Fuldførelsen af ​​udgravningen af ​​disse enorme huler er en betydelig præstation for dette projekt," sagde den amerikanske projektdirektør Chris Mossey. "At fuldføre dette trin forbereder projektet til installation af detektorerne, der starter senere i år og bringer os et skridt tættere på at opfylde visionen om at gøre dette underjordiske anlæg i verdensklasse til virkelighed."

Ingeniør-, konstruktions- og udgravningshold har arbejdet 4.850 fod under overfladen siden 2021 ved Sanford Underground Research Facility, hjemsted for South Dakota-delen af ​​DUNE. Byggepersonale demonterede tungt mineudstyr og stykke for stykke transporterede det under jorden ved hjælp af en eksisterende skakt.

En transportør transporterede næsten 800.000 tons sten, udgravet en kilometer under jorden, ind i Open Cut i Lead, South Dakota. Kredit:Stephen Kenny, Sanford Underground Research Facility

Under jorden samlede arbejderne udstyret igen, og arbejderne brugte næsten to år på at sprænge og fjerne sten. Tæt på 800.000 tons sten blev udgravet og transporteret fra undergrunden til et ekspansivt tidligere mineområde over jorden kendt som Open Cut.

Arbejdere vil snart begynde at udstyre hulerne med de systemer, der er nødvendige for installationen af ​​DUNE-detektorerne og den daglige drift af forskningsfaciliteten. Senere i år planlægger projektgruppen at påbegynde installationen af ​​den isolerede stålkonstruktion, der skal rumme den første neutrinodetektor. Målet er at have den første detektor i drift inden udgangen af ​​2028.

Et fugleperspektiv af en af ​​de store huler i South Dakota, omtrent på højde med en syv-etagers bygning. Store partikeldetektorer til Deep Underground Neutrino Experiment vil blive placeret her for at studere neutrinoers adfærd. DUNE-detektorerne forventes at være det største underjordiske kryogene system i verden. Kredit:Matthew Kapust, Sanford Underground Research Facility

"Færdiggørelsen af ​​de tre store huler og alle de indbyrdes forbundne drifter markerer afslutningen på en virkelig stor udgravning. Udgravningsentreprenøren bevarede en eksemplarisk sikkerhedsrekord og arbejdede over en million timer uden en ulykke med fravær. Det er en stor bedrift i denne tunge præstation. byggeindustrien," sagde Fermilabs Michael Gemelli, som styrede udgravningen af ​​hulerne af Thyssen Mining.

"Succesen for denne fase af projektet kan tilskrives gravearbejdernes sikre, dedikerede arbejde, projektingeniørernes og støttepersonalets multidisciplinerede baggrund. Hvilken bemærkelsesværdig præstation og milepæl for dette internationale projekt."

DUNE-forskere er ivrige efter at starte installationen af ​​partikeldetektorerne. DUNE-samarbejdet, som omfatter mere end 1.400 videnskabsmænd og ingeniører fra over 200 institutioner i 36 lande, har med succes testet teknologien og samlingsprocessen for den første detektor.

Masseproduktion af dets komponenter er begyndt. Test af teknologierne bag begge detektorer er i gang ved hjælp af partikelstråler på det europæiske laboratorium CERN.

Leveret af Fermi National Accelerator Laboratory




Varme artikler