Project DUNE: подземные туннели смогут решить загадки Вселенной

На юге штата Южная Дакота, в бывшем золотом руднике возле города Лид, возводится уникальный научный объект. За последние 7 лет туда было доставлено 800 000 тонн камня, чтобы создать 3 подземные пещеры длиной 152 метра каждая, в которых поместятся 7-миэтажные здания.

Объект – часть мегапроекта DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) стоимостью минимум $3 млрд., который работает под руководством учёных из Национальной лаборатории имени Ферми (Fermilab) Министерства энергетики США.

Цель проекта DUNE — изучение нейтрино, известных как «призрачные частицы», которые пронизывают всё вокруг, не взаимодействуя с материей и оставаясь незаметными для большинства детекторов. «Если вы поднимете руку, через неё каждую секунду проходят 10 миллиардов нейтрино от Солнца», — говорит физик Мэри Бишай, представитель проекта DUNE.

Подземный исследовательский центр в Сэнфорде (слева) и одна из пещер, в которой будут находиться детекторы (справа)

Каждая из пещер будет заполнена 17 500 тоннами жидкого аргона для обнаружения ускользающих частиц. Такие детекторы станут крупнейшими из когда-либо созданных для исследования нейтрино.

Прототип детектора

Проект включает в себя запуск мощного пучка нейтрино из лаборатории Ферми в Иллинойсе, который будет направлен на 1 287,5 километров под землёй к датчикам в Южной Дакоте. На своем пути нейтрино будут демонстрировать феномен осцилляции, изменяя свой тип с одного на другой, что позволит учёным глубже понять эти процессы.

Нейтринный луч от Fermilab к датчикам в подземном исследовательском центре Сэнфорда

Цели DUNE амбициозны: от разгадки тайн Вселенной, включая причины преобладания материи над антиматерией после Большого взрыва, до изучения процессов внутри сверхновых и теории распада протонов, которая могла бы подтвердить теорию великого объединения, предложенную Альбертом Эйнштейном.

DUNE выделяется на фоне других мировых проектов по изучению нейтрино использованием аргона и значительным расстоянием между ближним и дальним датчиками. Несмотря на бюджетные и временные сложности, первый детектор планируется запустить к концу 2028 года, а весь эксперимент — к 2031 году. Проект объединяет усилия около 1 400 учёных из 36 стран, демонстрируя масштаб научного и международного сотрудничества в поисках ответов на фундаментальные вопросы о строении Вселенной.