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国际大科学中微子实验的建设正在进行中

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随着一铲地下一英里的转向,国际粒子物理研究的新时代正式开始。

南达科他州桑福德地下研究设施的地面设施。图片来源:Sanford Lab

在南达科他州Lead的Sanford地下研究机构(SURF)举行的一次独特的开创性仪式中,来自世界各地的显要人士,科学家和工程师组成了一个大型国际实验的开始这可能会改变我们对宇宙的理解。

长基线中微子设施(LBNF)将容纳国际深地中微子实验(DUNE),该实验将由来自30个国家的大约1,000名科学家和工程师组成和建造。

完成后,LBNF / DUNE将成为美国有史以来建造的最大实验,用于研究称为中微子的神秘粒子的性质。揭开这些粒子的奥秘可能有助于解释更多关于宇宙是如何工作的,以及为什么物质存在。

美国能源部位于芝加哥的费米国家加速器实验室(Fermilab)将生成一束中微子,并通过地球将其传送1300公里(800英里)到桑福德实验室,在那里有一个四层高的70,000吨检测器将被建在地表下方以捕捉那些中微子。伯克利实验室主任Michael Witherell表示:“我们非常高兴地看到,在伯克利实验室管理和监督从2016年到2016年的桑福德地下研究机构创建一个世界级的物理实验的关键的第一步。 “他补充说:”我们的科学家也参与了现场的各种研究项目,伯克利实验室现在正在领导在SURF将近一英里的LUX-ZEPLIN暗物质搜索实验。我们期待在这个实验发展的过程中在DUNE中扮演重要角色,并在SURF继续参与科学研究。“拥有高能物理专业知识的Witherell是设计LUX-ZEPLIN(LZ)的国际团队的一员。 )项目。该项目计划在2020年完成。

费米实验室主任Nigel Lockyer说:“Fermilab很荣幸能够主办长基线中微子设施和深地下中微子实验,这个实验将来自30个国家的科学家聚集在一起,了解中微子。这是一个真正具有里程碑意义的一天,也是全球中微子物理学新时代的开始。“

在高峰时期,LBNF的建设预计将在南达科他州创造近2000个就业岗位,在伊利诺伊州也有类似的就业岗位。美国能源部的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)是数十个国家的机构之一,将为杜邦科学或其组​​成部分的建设作出贡献。 DUNE实验将吸引来自世界各地的学生和年轻科学家,帮助培养下一代领域的领导者,并在美国和世界范围内保持高技能的科技队伍。 DUNE协作联合发言人和芝加哥大学教授Ed Blucher说:“今天对于DUNE协作中的所有人来说都是非常令人兴奋的。这标志着一个非常具有挑战性和雄心勃勃的实验的开始,这可能会对我们对宇宙的理解产生深远的影响。“

DUNE科学家将研究中微子在探测器中的相互作用,希望更好地理解这些粒子经历的变化在不到一眨眼的时间在全国各地旅行。自从他们61年前发现以来,中微子已经被证明是最令人惊讶的亚原子粒子之一,并且它们在三种不同的状态之间振荡的事实是他们最大的惊喜之一。这一发现始于20世纪60年代由物理学家Ray Davis领导的太阳中微子实验,在现在将容纳LBNF / DUNE的同一个地下矿井中进行。戴维斯在2002年分享了诺贝尔物理学奖。

科学家也将寻找中微子与其反物质反中微子之间的行为差​​异,这可以给我们提供线索,为什么可见的宇宙是由物质占主导地位。 DUNE也会注意 当一颗恒星爆炸时产生的中微子,可以揭示中子星和黑洞的形成,并将研究质子是永久生存还是最终衰变,使我们更接近实现爱因斯坦的大统一理论的梦想。

DUNE将在未来10年内建成。现在,地球的第一把铲子已经移动了,工作人员将开始挖掘超过87万吨的岩石,为DUNE探测器创造巨大的地下洞穴。大型DUNE原型探测器正在欧洲研究中心CERN(该项目的主要合作伙伴)中进行建设,而对于这些较小型号的精细技术将在大规模DUNE探测器建成时进行测试和扩大。

本研究由美国能源部科学办公室与CERN和来自30个国家的国际合作伙伴共同资助。 DUNE合作者来自亚美尼亚,巴西,保加利亚,加拿大,智利,中国,哥伦比亚,捷克共和国,芬兰,法国,希腊,印度,伊朗,意大利,日本,马达加斯加,墨西哥,荷兰,秘鲁,波兰,罗马尼亚,俄罗斯,韩国,西班牙,瑞典,瑞士,土耳其,乌克兰,英国和美国。

来源:LBL

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