Powstaje gigantyczny detektor neutrin

Planowana budowa detektora neutrin, głęboko pod ziemią,  wymagać będzie 70.000 ton ciekłego argonu, co czyni go największym detektorem w swoim rodzaju – sto razy większym od zbudowanych wcześniej argonowych detektorów cząstek. Przed wybudowaniem tej bezprecedensowej maszynerii naukowcy, ze zrozumiałych względów, chcą się upewnić, że będzie ona działała. Dlatego członkowie międzynarodowego zespołu DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) niedawno rozpoczęli zbieranie danych za pomocą testowej wersję swojego detektora o masie 35 ton.

Detektory pełnowymiarowe, które zostaną wybudowane prawie 2 km pod ziemią przy Sanford Underground Research Facility, pomogą rozwiązać jedną z największych nierozwiązanych zagadek fizyki: Pomogą one ustalić, czy to właśnie neutrina są przyczyną istnienia naszego wypełnionego materią wszechświata, obserwować powstawanie czarnej dziury w pobliskiej galaktyce i szukać oznak rozpadu protonu. To wszystko przybliża nas do realizacji marzenia Einsteina o zunifikowanej teorii materii i energii.
– Cząstki Modelu Standardowego, neutrina są jednymi z najmniej rozumianymi – mówi Célio Moura, profesor na Uniwersytecie Federalnym ABC w Brazylii, który pracuje nad prototypem detektora. – Musimy przeprowadzić doświadczenia, aby uzyskać informacje na ten temat. Ale musimy to robić małymi krokami.

Jeden z tych małych kroków jest w rzeczywistości jedną z największych komór  z  ciekłym argonem, jakie kiedykolwiek zbudowano. To miejsce, gdzie naukowcy zobaczyli pierwszy raz ślady promieniowania kosmicznego. Zbudowany w Fermi National Accelerator Laboratory, 35-tonowy prototyp (który może zmieścić mały samochód w swoim zbiorniku ciekłego argonu) ma pseudonim „buggy”.

deepundergro
T
estowa wersja detektora, 35-tonowego

Gdy promienie kosmiczne przechodzą przez ciekły argon, emitowane są elektrony i światło -widoczne sygnały przejścia niewidzialnych cząstek. Lokalizacja i intensywność tych śladów dają naukowcom możliwość pomiaru pędu, energii a także ustalenia rodzaju przechodzących cząstek promieniowania kosmicznego. Teraz, gdy prototyp działa, naukowcy będą sprawdzać, czy różne elementy detektora pracują prawidłowo. Planują oni wykorzystać prototyp aby ocenić układy detekcyjne, które nie zostały wypróbowane wcześniej.

– Celem prób jest sprawdzenie, gdzie są słabe punkty,  a także ustalenie tych elementów, które działają poprawnie – mówi Alan Hahn, koordynator budowy prototypu. – Nowe części to przeprojektowane fotodetektory – długie prostokątne pryzmaty pokryte specjalną powłoką, które zmieniają światło niewidzialne w widzialne i odbijają je w kierunku elektronicznych elementów detektora.

Naukowcy zaangażowani w projekt DUNE również zwracając szczególną uwagę na cienkie druty nawleczone na małe płaskie elementy, pokrywające cały detektor. Mają one wyłapywać emitowane elektrony.

Zespół DUNE liczy około 800 członków z 26 krajów z całego świata.
– To musi być naprawdę wysiłek międzynarodowy, w przeciwnym wypadku nie uda się stworzyć tak potężnego urządzenia – mówi Karl Warburton, doktorant z Uniwersytetu w Sheffield w Wielkiej Brytanii, który pracuje nad prototypem. – Trzeba najlepszych umysłów zewsząd. To tak samo jak miało to miejsce z LHC.

Naukowcy będą wykorzystywać to, czego uczą teraz do budowy modułów większego 400-tonowego prototypu w CERN. To będzie ostatni sprawdzianem przed budową pierwszego z czterech wielkich detektorów dla przeprowadzenia rzeczywistego eksperymentu, który ma rozpocząć się w 2024 roku.

  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  
  •  

Dodaj komentarz