Нейтрино — одни из самых загадочных и неуловимых частиц во Вселенной. У них почти нет массы, и они очень редко взаимодействуют с обычной материей. Однако учёные считают, что нейтрино могут помочь ответить на ключевые вопросы физики частиц.
В рамках масштабного проекта Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), который проводится в Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF), недавно завершился первый этап. Этот проект, реализуемый с участием американских организаций, направлен на исследование природы нейтрино. В Южной Дакоте, в Sanford Underground Research Facility, инженеры и строители удалили 800 000 тонн породы, готовя территорию для установки нейтринных детекторов. Это один из самых амбициозных проектов в области физики частиц.
Работы по подземным раскопкам завершились в августе, и сейчас Министерство энергетики США разрабатывает планы по использованию новой системы пещер, находящейся на глубине около километра под землёй. Здесь установят гигантские нейтринные детекторы, размером с семиэтажное здание, и необходимое оборудование для исследований, которые будут продолжаться в ближайшие годы.
Проект LBNF-DUNE — это международное сотрудничество, в котором участвуют исследователи из 35 стран. В рамках эксперимента нейтрино будут генерироваться в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) в Иллинойсе и направляться через земную кору к дальнему детектору, установленному в Южной Дакоте. По пути, нейтрино будут проходить сквозь естественные горные породы, а их взаимодействия с детекторами помогут учёным лучше понять их природу.
Каждый детектор будет заполнен 17 000 тоннами жидкого аргона, что повысит вероятность фиксации взаимодействий нейтрино и одновременно защитит оборудование от помех, создаваемых космическими нейтрино.
Три года ушло на проведение раскопок и перемещение огромного объёма породы. Следующий этап — установка дальнего детектора в недавно созданной подземной системе. Работы начнутся в 2028 году. После этого в Fermilab будет установлен ближний детектор для завершения эксперимента.
Министерство энергетики США заявило, что проект LBNF-DUNE откроет новую главу в понимании нейтрино и их места в Стандартной модели физики частиц. Хотя нейтрино были впервые теоретически предложены почти 100 лет назад, они до сих пор остаются загадкой для учёных. По Стандартной модели, они должны быть безмассовыми, но на деле это не совсем так.
Нейтрино, хотя и не такие "лёгкие", как фотоны, всё же имеют массу. Учёные полагают, что именно эти частицы могут дать ключ к разгадке некоторых из самых сложных вопросов современной физики, в том числе помочь понять, почему в нашей Вселенной существует дисбаланс между материей и антиматерией после Большого взрыва. Проект LBNF-DUNE нацелен на то, чтобы пролить свет на эту фундаментальную загадку.
