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芝加哥大学新闻

费米实验室DUNE实验的巨大洞穴已经完全挖掘出来

View peering down into a gigantic door-shaped hole in the ground, with lights along sides and equipment visible

挖掘工人已经完成了为国际深地下中微子实验开辟巨型粒子探测器未来家园的工作。这三个巨大的洞穴位于南达科他州利德地表以下一英里处,是一个新研究设施的核心,该设施横跨大约八个足球场大小的地下区域。

巨大洞穴的最后舾装工作将很快开始,并为今年晚些时候开始安装DUNE探测器让路。

DUNE由美国能源部隶属于芝加哥大学的费米国家加速器实验室主办,将研究被称为中微子的神秘粒子的行为,以解决关于我们宇宙的一些最大问题。为什么我们的宇宙是由物质组成的?一颗爆炸的恒星是如何形成黑洞的?中微子是否与暗物质或其他未被发现的粒子有关?

这些洞穴为四个大型中微子探测器提供了空间,每个探测器大约有七层楼那么大(见2分钟的动画)。探测器将充满液态氩气,并记录中微子与透明液体的罕见相互作用。

每秒有数万亿个中微子在我们身体中传播,而我们甚至不知道。通过DUNE,科学家们将从爆炸的恒星中寻找中微子,并检查位于芝加哥附近的费米实验室产生的中微子束的行为,该实验室位于地下洞穴以东约800英里处。由世界上最强的中微子源产生的光束将直接从费米实验室穿过地球和岩石到达南达科他州的DUNE探测器。中微子的路径不需要隧道。

“这些巨大洞穴的挖掘完成是该项目的一项重大成就,”美国项目总监克里斯·莫西说。“完成这一步骤为今年晚些时候开始安装探测器的项目做好了准备,使我们离实现使这个世界级地下设施成为现实的愿景又近了一步。”

自 2021 年以来,工程、施工和挖掘团队一直在地表以下 4,850 英尺处的桑福德地下研究设施工作,该设施是 DUNE 南达科他州部分的所在地。 施工人员拆除了重型采矿设备,并使用现有的竖井将其逐件运送到地下。在地下,工人们重新组装了设备,工人们花了将近两年的时间爆破和清除岩石。近 800,000 吨岩石被挖掘出来,并从地下运输到一个广阔的地上前采矿区,称为露天开采区。

工人们将很快开始为洞穴配备安装DUNE探测器和研究设施日常运营所需的系统。今年晚些时候,项目团队计划开始安装绝缘钢结构,该结构将容纳第一个中微子探测器。目标是在2028年底之前让第一个探测器投入使用。

“三个大型洞穴和所有相互连接的巷道的完工标志着真正大挖掘的结束。挖掘承包商保持了堪称典范的安全记录,工作时间超过一百万小时,没有发生过损失工时事故。这是这个重型建筑行业的一项重大成就,“费米实验室的迈克尔·杰梅利(Michael Gemelli)说,他负责蒂森矿业公司(Thyssen Mining)的洞穴挖掘。“这一阶段项目的成功可以归因于挖掘工人的安全、敬业的工作,以及项目工程师和支持人员的多学科背景。对于这个国际项目来说,这是一项了不起的成就和里程碑。

DUNE的科学家们迫切希望开始安装粒子探测器。DUNE合作项目包括来自36个国家200多个机构的1400多名科学家和工程师,他们已成功测试了第一台探测器的技术和组装工艺。其组件的批量生产已经开始。欧洲核子研究中心(CERN)正在使用粒子束对这两个探测器的技术进行测试。

——改编自费米国家加速器实验室发表的一篇文章。

新闻旨在传播有益信息,英文版原文来自https://news.uchicago.edu/story/colossal-caverns-fermilabs-dune-experiment-have-been-fully-excavated