حفر كهوف ضخمة من أجل مسرع الجسيمات الجديد في داكوتا الجنوبية

من المحتمل أنك متحمس لـ DUNE — لا، ليس هذا. أنا أتحدث عن تجربة النيوترينو العميقة تحت الأرض (DUNE)، على بعد ميل واحد أسفل الرصاص، داكوتا الجنوبية، حيث تم حفر ثلاثة كهوف ضخمة لأحدث بحث في العالم عن الجسيمات الغامضة.

يمر حوالي 100 تريليون نيوترينو عبر جسمك كل ثانية، وفقًا لـ مرصد آيس كيوب للنيوترينو. إنها أخف الجسيمات التي لها كتلة، وهي على حد علمنا أساسية، فهي لا تتكون من أي وحدات بناء أصغر، وفقا لفيرميلاب.

الكثبان الرملية هو مشروع يستضيفه مختبر فيرمي الوطني للتسريع، أو فيرميلاب. هدفها؟ لشم النيوترينوات، وهي جسيمات دون ذرية تتفاعل فقط مع المادة العادية عبر القوة النووية الضعيفة. يمكن للنيوترينوات أن تحمل إجابات لبعض الأسئلة الأساسية، مثل لماذا يتكون الكون من مادة، أو كيف تولد الثقوب السوداء. يمكن أن يقدموا أدلة حول المادة المظلمة، وهي نوع أكثر غموضًا من الكتلة التي لا يُعرف وجودها إلا بسبب تفاعلاتها الجاذبية مع المادة العادية.

ولكن لماذا يتطلب البحث عن النيوترينو حفر ثلاثة كهوف ضخمة على بعد ميل (حسنًا، في الواقع 4850 قدمًا) تحت سطح الأرض؟ حسنًا، تتطلب كاشفات النيوترينو حجمًا كبيرًا، حيث يبلغ حجم كل منها حوالي مبنى مكون من سبعة طوابق. سيتم ملء كل كاشف بـ 17000 طن من الأرجون السائل، يتم تبريده إلى -229 درجة فهرنهايت (-184 درجة مئوية)، والتي تتفاعل معها النيوترينوات، مما يسمح للفيزيائيين باكتشافها.

سيحتوي اثنان من كهوف DUNE على أجهزة كشف بينما سيحتوي الثالث على مرافق لتشغيل الكاشفات؛ يغطي المجمع الجوفي بأكمله مساحة تبلغ حوالي ثمانية ملاعب كرة قدم.

وفقًا لموقع IceCube الإلكتروني، سيستغرق الأمر حوالي 100 عام حتى يتفاعل النيوترينو مع كاشف بحجم الشخص. ولهذا السبب فإن أجهزة الكشف عن النيوترينو مثل IceCube (كيلومتر مكعب من الجليد في القارة القطبية الجنوبية) و DUNE أصبحت كبيرة الحجم – لتعزيز إمكانية اكتشاف النيوترينو، بحيث لا يحتاج الفيزيائيون إلى الانتظار قرنًا من الزمن للحصول على مجرد قصاصة من البيانات.

وتم حفر ما يقرب من 800 ألف طن من الصخور من الكهوف لتوفير مساحة لأجهزة الكشف. تم رفع الحطام إلى السطح ووضعه في Open Cut، وهي منطقة تعدين سابقة في الهواء الطلق. (للأسف أنت كذلك لم يعد مسموحًا بضرب كرات الجولف في القطع المفتوح.) ويتوقع فريق DUNE أن يتم تشغيل الكاشف الأول بحلول عام 2029.

أكثر: اكتشف الفيزيائيون النيوترينوات لأول مرة باستخدام مصادم الهادرونات الكبير