Kolossal grottutgrävning avslutad för Fermilabs DUNE-experiment

By | February 2, 2024

Den här artikeln har granskats i enlighet med Science X:s redaktionella process och policys. Redaktörerna har lyft fram följande attribut samtidigt som de säkerställer innehållets trovärdighet:

verifierad

pålitlig källa

korrekt


Byggnadsarbetare skapade två kolossala grottor, vardera mer än 500 fot långa och cirka sju våningar höga, för de gigantiska partikelupptäckande modulerna i Deep Underground Neutrino Experiment, värd av Fermilab. En tredje grotta kommer att inrymma tjänster för driften av detektorn. Kredit: Matthew Kapust, Sanford Underground Research Center

× nära


Byggnadsarbetare skapade två kolossala grottor, vardera mer än 500 fot långa och cirka sju våningar höga, för de gigantiska partikelupptäckande modulerna i Deep Underground Neutrino Experiment, värd av Fermilab. En tredje grotta kommer att inrymma tjänster för driften av detektorn. Kredit: Matthew Kapust, Sanford Underground Research Center

Grävarbetare har byggt färdigt det framtida hemmet för de gigantiska partikeldetektorerna för det internationella djupunderjordiska neutrinoexperimentet. De tre kolossala grottorna ligger en mil under ytan och är centrum för en ny forskningsanläggning som sträcker sig över ett underjordiskt område på storleken av åtta fotbollsplaner.

Värd av det amerikanska energidepartementets Fermi National Accelerator Laboratory kommer DUNE-forskare att studera beteendet hos mystiska partiklar som kallas neutriner för att lösa några av de största frågorna om vårt universum. Varför består vårt universum av materia? Hur skapar en exploderande stjärna ett svart hål? Är neutriner kopplade till mörk materia eller andra oupptäckta partiklar?

Grottorna erbjuder plats för fyra stora neutrinodetektorer, var och en lika stor som en sjuvåningsbyggnad. Detektorerna kommer att fyllas med flytande argon och kommer att registrera neutrinos sällsynta interaktion med den klara vätskan.



Biljoner neutriner färdas genom vår kropp varje sekund utan att vi inser det. Med DUNE kommer forskare att söka efter neutriner i exploderande stjärnor och undersöka beteendet hos en neutrinostråle som produceras vid Fermilab, som ligger nära Chicago, cirka 800 miles öster om de underjordiska grottorna.

Strålen, producerad av världens mest intensiva neutrinokälla, kommer att färdas direkt genom jord och sten från Fermilab till DUNE-detektorerna i South Dakota. Ingen tunnel behövs för neutrinobanan.

“Slutförandet av utgrävningen av dessa enorma grottor är en betydande prestation för detta projekt”, säger den amerikanske projektledaren Chris Mossey. “Att slutföra detta steg förbereder projektet för installation av detektorerna som kommer att påbörjas senare i år och för oss ett steg närmare att uppfylla visionen om att göra denna underjordiska anläggning i världsklass till verklighet.”

Ingenjörs-, konstruktions- och utgrävningsteam har arbetat 4 850 fot under ytan sedan 2021 vid Sanford Underground Research Facility, hem till South Dakota-delen av DUNE. Byggpersonal demonterade tung gruvutrustning och, bit för bit, transporterade den under jord med hjälp av ett befintligt schakt.


En transportör transporterade nästan 800 000 ton sten, grävde ut en mil under jorden, till Open Cut i Lead, South Dakota. Kredit: Stephen Kenny, Sanford Underground Research Center

× nära


En transportör transporterade nästan 800 000 ton sten, grävde ut en mil under jorden, till Open Cut i Lead, South Dakota. Kredit: Stephen Kenny, Sanford Underground Research Center

Under jord monterade arbetare ihop utrustningen och tillbringade nästan två år med att spränga och ta bort sten. Nästan 800 000 ton sten grävdes ut och transporterades från underjorden till ett expansivt tidigare gruvområde på ytan som kallas Open Cut.

Arbetare kommer snart att börja utrusta grottorna med de system som krävs för installationen av DUNE-detektorerna och den dagliga driften av forskningscentret. Senare i år planerar projektgruppen att påbörja installationen av den isolerade stålkonstruktionen som kommer att inrymma den första neutrinodetektorn. Målet är att ha den första operativa detektorn före utgången av 2028.


Ett fågelperspektiv av en av South Dakotas stora grottor, ungefär lika hög som en byggnad i sju våningar. Stora partikeldetektorer för Deep Underground Neutrino Experiment kommer att placeras här för att studera neutrinos beteende. DUNE-detektorerna förväntas bli det största underjordiska kryogena systemet i världen. Kredit: Matthew Kapust, Sanford Underground Research Center

× nära


Ett fågelperspektiv av en av South Dakotas stora grottor, ungefär lika hög som en byggnad i sju våningar. Stora partikeldetektorer för Deep Underground Neutrino Experiment kommer att placeras här för att studera neutrinos beteende. DUNE-detektorerna förväntas bli det största underjordiska kryogena systemet i världen. Kredit: Matthew Kapust, Sanford Underground Research Center

“Färdigställandet av de tre stora grottorna och alla sammankopplade tunnlar markerar slutet på en verkligt stor utgrävning. Gräventreprenören upprätthöll ett exemplariskt säkerhetsrekord och arbetade mer än en miljon timmar utan en enda olycka med förlorad arbetstid. Det handlar om en stor prestation. i denna tunga byggnadsindustri”, säger Fermilabs Michael Gemelli, som ledde Thyssen Minings utgrävning av grottorna.

“Framgången för denna fas av projektet kan tillskrivas grävarbetarnas säkra och dedikerade arbete, projektingenjörernas och supportpersonalens tvärvetenskapliga expertis. Vilken anmärkningsvärd prestation och milstolpe för detta internationella projekt.”

DUNE-forskare är ivriga att börja installera partikeldetektorerna. DUNE-samarbetet, som omfattar mer än 1 400 forskare och ingenjörer från mer än 200 institutioner i 36 länder, har framgångsrikt testat tekniken och monteringsprocessen för den första detektorn.

Massproduktion av dess komponenter har börjat. Teknikerna som ligger bakom båda detektorerna testas på det europeiska CERN-laboratoriet med hjälp av partikelstrålar.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *