Добавь сайт в закладки! Инструкция по ссылке.
В рамках международного эксперимента инженеры создают системы для считывания данных для огромных подземных детекторов, установленных в заброшенной шахте на глубине примерно 1,5 км
Наука и космос103 июл 23:17
Ученые из Йельского университета участвуют в создании ключевых компонентов для детекторов международного проекта Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), одного из самых масштабных экспериментов в области современной физики элементарных частиц.
Проект DUNE, который координируется Fermilab, сосредоточен на исследовании нейтрино — элементарных частиц, которые являются одними из самых распространенных в Вселенной, но очень слабо взаимодействуют с материей. Потоки нейтрино постоянно проходят сквозь Землю и человеческое тело практически без следов взаимодействия, и именно поэтому их часто называют «частицами-призраками».
В рамках эксперимента планируется создать мощный поток нейтрино в штате Иллинойс и направить его на расстояние около 1300 километров через земную кору к детекторам, которые находятся в заброшенной золотодобывающей шахте в Южной Дакоте на глубине примерно 1,5 км. Подземная установка необходима для защиты от космического излучения и фоновый сигналов, которые могут исказить результаты измерений.
Основная научная цель DUNE — сравнить поведение нейтрино и антинейтрино, а также восстановить параметры их взаимодействий. Эти данные рассматриваются как один из ключевых источников информации о том, почему во Вселенной наблюдается преобладание материи над антиматерией.
Как отметил директор Wright Lab Йельского университета Карстен Хигер (Karsten Heeger), впечатляющий масштаб подземной инфраструктуры DUNE подчеркивает, что это одна из крупнейших установок в истории экспериментальной физики.
Детекторы DUNE будут основаны на технологии камеры временной проекции с жидким аргоновым наполнителем (Liquid Argon Time Projection Chamber, TPC) с общей массой около 7 килотонн. Внутри такой системы следы проходящих частиц фиксируются через ионизацию атомов аргона и затем реконструируются в виде трехмерных траекторий.
В Йеле, в лаборатории Wright Lab, в настоящее время собирают центральный элемент системы обработки сигналов — Charge Readout Planes (CRPs), специальные электронные панели, которые преобразуют следы частиц в жидком аргоне в цифровые данные, пригодные для анализа.
Эти панели должны функционировать в экстремальных условиях глубоко под землёй, где доступ к оборудованию после установки практически невозможен. Поэтому перед отправкой каждый модуль проходит строгие испытания в криогенной камере с полным погружением в жидкий азот, имитирующим низкие температуры детектора.
По словам Тайлера Стоукса (Tyler Stokes), возглавляющего сборку в Йеле, после отправки в Южную Дакоту оборудование не будет проходить повторных испытаний до момента полной установки, что делает лабораторные проверки критически важным этапом.
Проект осуществляется в тесном международном сотрудничестве, в котором участвуют CERN, Брукхейвенская национальная лаборатория и ряд университетов, включая Индианский университет. Отдельные элементы инфраструктуры, включая массивные стальные конструкции весом около 10 миллионов фунтов, были спущены в подземные шахты в рамках подготовительных работ.
По словам участников проекта, переход от теоретической физики к инженерной реализации оказался особенно наглядным: отдельные элементы детектора по своим масштабам превосходят размеры лабораторий, в которых работают исследователи.
Запуск регистрации атмосферных нейтрино в DUNE запланирован на 2029 год, а первый запуск пучка нейтрино через ускоритель Фермилаба — на 2031 год. Если проект будет осуществлён в соответствии с графиком, он позволит получить данные, которые могут приблизить понимание основополагающего вопроса о происхождении материи во Вселенной.
Darth SaharaИсточники:interestingengineeringНаука и космос1НейтриноФизика элементарных частицУскорители частицCERNФундаментальная физикаДетекторыФермилабДетектор DUNEЙельский университет03 июл 23:17
ИсточникПоделись видео: