SUA construiesc cel mai mare detector criogenic de particule din lume

Statele Unite derulează, prin Laboratorul Fermilab al Departamentului Energiei, unul dintre cele mai mari proiecte științifice ale deceniului: Experimentul Deep Underground Neutrino (DUNE). Infrastructura este amenajată la aproximativ 1,6 kilometri adâncime, în fosta mină de aur din localitatea Lead, South Dakota, un sit transformat într-un spațiu ideal pentru cercetări sensibile la radiațiile cosmice.

Proiectul presupune construirea celui mai mare detector criogenic de particule din lume, bazat pe argon lichid. Detectorul va funcționa la temperaturi de până la minus 160 de grade Celsius, iar unele module vor opera chiar în jurul valorii de minus 186 de grade Celsius, necesare pentru menținerea argonului în stare lichidă.

O infrastructură colosală: zeci de mii de tone de argon lichid

Detectorul DUNE este alcătuit din module uriașe, fiecare necesitând cantități impresionante de argon lichid. Primele două module vor folosi aproximativ 17.000 de tone metrice de argon lichid fiecare, echivalentul a cinci piscine olimpice. Transportul acestui volum necesită circa 1.000 de curse cu camionul pentru fiecare modul.

Aceste rezervoare criogenice sunt proiectate să funcționeze ca niște camere de urmărire tridimensională extrem de precise, capabile să „fotografieze” interacțiunile neutrinilor cu o acuratețe fără precedent.

De ce sunt neutrinii importanți?

Neutrinii sunt particule elementare care traversează materia aproape fără să interacționeze, motiv pentru care sunt supranumiți „particule-fantomă”. DUNE își propune să răspundă unor întrebări fundamentale ale fizicii moderne:

• De ce există mai multă materie decât antimaterie în univers?
  Studiul oscilațiilor neutrinilor ar putea oferi indicii despre asimetriile fundamentale ale cosmosului.
• Care sunt proprietățile exacte ale neutrinilor?
  Detectorul va permite măsurători mult mai precise ale comportamentului lor.
• Se poate observa dezintegrarea protonului?
  Un astfel de fenomen, dacă ar fi detectat, ar avea implicații majore pentru teoriile unificate ale fizicii.

Aceste obiective sunt menționate în documentele și comunicările oficiale ale Fermilab și ale partenerilor internaționali implicați în proiect.

Un proiect global, cu o durată estimată de două decenii

DUNE este un proiect internațional, la care participă sute de cercetători și instituții din întreaga lume. Construcția și operaționalizarea completă sunt estimate să se întindă pe aproximativ 20 de ani, având în vedere complexitatea tehnologică și logistică a infrastructurii.

În paralel, Fermilab colaborează cu universități și centre de cercetare, precum Universitatea din Campinas (UNICAMP) din Brazilia, pentru dezvoltarea sistemelor de purificare a argonului și a altor tehnologii criogenice esențiale pentru funcționarea detectorului.

…

Transformarea unei mine de aur într-un laborator criogenic uriaș reprezintă una dintre cele mai spectaculoase inițiative științifice ale momentului. DUNE nu este doar un experiment de inginerie extremă, ci și o investiție majoră în înțelegerea structurii fundamentale a universului. Dacă își va atinge obiectivele, proiectul ar putea rescrie capitole întregi din fizica particulelor și cosmologie.

Articolul DUNE: proiectul american care schimbă o mină de aur în cel mai avansat detector de neutrini apare prima dată în Tech Zoom.