В бывшем золотом руднике в США создадут гигантский криогенный детектор для изучения нейтрино
В США началось создание крупнейшего в мире криогенного детектора частиц в рамках эксперимента DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment). Проект реализуется Национальной ускорительной лабораторией им. Ферми при Министерстве энергетики США. Детектор разместят на глубине более полутора километров в бывшем золотом руднике в Лиде, Южная Дакота, на территории подземного исследовательского комплекса Санфорд.
Сложнейшая установка, известная как дальний детектор DUNE, будет состоять из нескольких гигантских модулей, построенных последовательно в течение нескольких лет. Каждый модуль представляет собой ультрачувствительные детекторные компоненты, погруженные в жидкий аргон. Для заполнения первых двух модулей потребуется объем аргона, эквивалентный пяти олимпийским бассейнам каждый, что составит около 17 000 метрических тонн на модуль. Для первого модуля планируется доставить примерно 1000 грузовиков сжиженного аргона в течение года.
Международные партнеры внесут вклад в создание ещё двух модулей. Общий объём жидкого аргона в окончательной конфигурации DUNE превысит 50 000 тонн. Для поддержания аргона в жидком состоянии при температуре около -186 °C будут использованы специальные криостаты, которые обеспечат работу эксперимента на протяжении примерно 20 лет.
После заполнения криостата внешние насосы начнут непрерывную рециркуляцию жидкого аргона через систему очистки, и погруженный детектор приступит к сбору данных. Запуск первых двух модулей запланирован на 2032 год.
DUNE станет самым большим и передовым в мире нейтринным детектором на жидком аргоне. Он будет фиксировать взаимодействия частиц с помощью детального 3D-трекинга, что позволит с высокой точностью измерить нейтринные осцилляции, а также различия между нейтрино и антинейтрино. Эксперимент также даст новые данные об иерархии масс нейтрино, позволит вести поиск редкого распада протона и зафиксировать нейтринные всплески от взрывов сверхновых.
Эта уникальная установка поможет физикам ответить на фундаментальные вопросы, в частности, почему во Вселенной материи значительно больше, чем антиматерии. DUNE также позволит уточнить свойства нейтрино для проверки теорий, выходящих за рамки Стандартной модели, исследовать объединение взаимодействий через распад протона и получить уникальные астрофизические данные о процессах в коллапсирующих ядрах сверхновых звёзд.