Πώς θα λειτουργήσει το βαθύ υπόγειο πείραμα νετρίνων

Το βαθύ υπόγειο πείραμα Neutrino (Dune) είναι ένα διεθνές έργο μεγαλοπρεπής που θα μελετήσει τα νετρίνα, τα υποατομικά σωματίδια που παράγονται σε άφθονες ποσότητες στις πυρηνικές αντιδράσεις. Ο Dune θα κατασκευαστεί στο Sanford Underground Research Facility (Surf) στο Lead της Νότιας Ντακότα των ΗΠΑ και θα αποτελείται από έναν τεράστιο υπόγειο ανιχνευτή γεμάτο με υγρό αργόν.

Τα νετρίνα είναι από τα πιο μυστηριώδη σωματίδια στο σύμπαν. Δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο και έχουν πολύ μικρές μάζες. Τα νετρίνα είναι επίσης πολύ δύσκολο να ανιχνευθούν, επειδή αλληλεπιδρούν με άλλα θέματα μόνο πολύ ασθενώς.

Ο Dune θα χρησιμοποιήσει μια ποικιλία τεχνικών για την ανίχνευση νετρίνων. Μια τεχνική είναι να χρησιμοποιήσετε τον ανιχνευτή υγρού αργού για να αναζητήσετε φως σπινθηρισμού. Όταν ένα νετρίνο αλληλεπιδρά με ένα άτομο αργού, μπορεί να δημιουργήσει ένα φως του φωτός. Αυτές οι λάμψεις φωτός μπορούν να ανιχνευθούν από σωλήνες φωτοπολλαπλασιασμού που βρίσκονται μέσα στον ανιχνευτή.

Μια άλλη τεχνική που θα χρησιμοποιήσει ο Dune είναι να αναζητήσει αλλαγές στο ηλεκτρικό πεδίο μέσα στον ανιχνευτή. Όταν ένα νετρίνο αλληλεπιδρά με ένα άτομο αργού, μπορεί να δημιουργήσει ένα ηλεκτρικό φορτίο. Αυτά τα φορτία μπορούν να ανιχνευθούν με ηλεκτρόδια που βρίσκονται μέσα στον ανιχνευτή.

Ο Dune θα είναι ο πιο ευαίσθητος ανιχνευτής νετρίνων που κατασκευάστηκε ποτέ. Θα επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν τα νετρίνα σε άνευ προηγουμένου λεπτομέρειες και μπορεί ακόμη και να βοηθήσουν στην απάντηση σε μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια για το σύμπαν.

Εδώ είναι μια πιο λεπτομερής εξήγηση για το πώς θα λειτουργήσει ο Dune:

* Η δέσμη νετρίνων: Ο Dune θα χρησιμοποιήσει μια δέσμη νετρίνων που παράγεται από το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Fermi (Fermilab) στο Ιλλινόις, ΗΠΑ. Η δέσμη νετρίνων θα ταξιδέψει υπόγεια για περίπου 1.300 χιλιόμετρα (800 μίλια) στο surf.

* Ο ανιχνευτής υγρού αργού: Ο ανιχνευτής αμμόλοφων θα γεμίσει με περίπου 70.000 τόνους υγρού αργού. Το υγρό αργόν θα περιέχεται σε μια τεράστια υπόγεια δεξαμενή που έχει μήκος περίπου 1.200 μέτρα (3.900 πόδια) πλάτος, πλάτους 100 μέτρων (330 πόδια) και ύψους 20 μέτρων (66 πόδια).

* Οι σωλήνες φωτοπολλαπλασιασμού: Οι σωλήνες φωτοπολλαπλασιασμού θα βρίσκονται μέσα στον ανιχνευτή. Θα χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση των αναλαμπών του φωτός σπινθηρισμού που παράγονται όταν αλληλεπιδρούν τα νετρίνα με άτομα αργού.

* Τα ηλεκτρόδια: Τα ηλεκτρόδια θα βρίσκονται επίσης μέσα στον ανιχνευτή. Θα χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση των αλλαγών στο ηλεκτρικό πεδίο που παράγονται όταν αλληλεπιδρούν τα νετρίνα με άτομα αργού.

Ο Dune είναι ένα πολύπλοκο και φιλόδοξο έργο, αλλά έχει τη δυνατότητα να συμβάλει σημαντικά στην κατανόηση του σύμπαντος. Το πείραμα έχει προγραμματιστεί να ξεκινήσει τις λειτουργίες το 2029.