科学家为DUNE中微子实验在地下深处挖掘巨型洞穴

建筑工人为费米实验室（Fermilab）主持的"深层地下中微子实验"的巨型粒子探测器模块建造了两个巨大的洞穴，每个洞穴长 500 多英尺，高约七层楼。第三个洞穴将为探测器的运行提供公用设施。资料来源：马修-卡普斯特，桑福德地下研究设施

在美国能源部费米国家加速器实验室的主持下，DUNE 的科学家们将研究被称为中微子的神秘粒子的行为，以解决有关我们宇宙的一些最大的问题。为什么我们的宇宙由物质组成？爆炸的恒星是如何产生黑洞的？中微子是否与暗物质或其他未被发现的粒子有关？

岩洞为四个大型中微子探测器提供了空间 - 每个探测器的大小与一座七层楼高的建筑差不多（见下面 2 分钟的动画）。这些探测器将充满液态氩，记录中微子与透明液体之间的罕见相互作用。

DUNE 将帮助人们更清晰地了解宇宙及其运作方式。DUNE 的科学家将追求三大科学目标：找出中微子是否可能是宇宙由物质构成的原因；寻找有助于实现爱因斯坦力的统一梦想的亚原子现象；观察从爆炸的恒星中出现的中微子，也许会见证中子星或黑洞的诞生。

每秒钟都有数万亿的中微子在我们体内穿行，而我们却浑然不知。通过 DUNE，科学家们将寻找来自恒星爆炸的中微子，并检查位于芝加哥附近、地下洞穴以东约 800 英里的费米实验室产生的中微子束的行为。这束由世界上强度最大的中微子源产生的中微子将直接穿过地球和岩石，从费米实验室到达位于南达科他州的 DUNE 探测器。中微子的路径不需要任何隧道。

美国项目总监克里斯-莫西（Chris Mossey）说："完成这些巨大岩洞的挖掘是这个项目的一项重大成就。完成这一步骤为今年晚些时候开始安装探测器做好了准备，使我们朝着实现将这一世界级地下设施变为现实的愿景又迈进了一步"。

一台输送机将近 80 万吨从地下一英里处挖掘出的岩石送入南达科他州利德的露天采矿场。资料来源：斯蒂芬-肯尼，桑福德地下研究机构

自 2021 年以来，工程、施工和挖掘团队一直在桑福德地下研究设施（DUNE 南达科他州部分的所在地）地表以下 4,850 英尺处工作。施工人员拆卸了重型采矿设备，并利用现有的竖井将其逐件运到地下。在地下，工人们重新组装设备，并花了近两年的时间爆破和清除岩石。近 80 万吨岩石被挖掘出来，并从地下运到地面上被称为"露天采矿场"的广阔的前采矿区。

工人们将很快开始为岩洞安装 DUNE 探测器和研究设施日常运行所需的系统。今年晚些时候，项目团队计划开始安装保温钢结构，以容纳第一个中微子探测器。目标是在 2028 年底之前让第一个探测器投入使用。

鸟瞰南达科他州的一个大型岩洞，大约有七层楼那么高。地下深层中微子实验（Deep Underground Neutrino Experiment）的大型粒子探测器将放置在这里，以研究中微子的行为。DUNE 探测器有望成为世界上最大的地下低温系统。资料来源：马修-卡普斯特，桑福德地下研究设施

"三个大型岩洞和所有相互连接的掘进巷道的完工标志着一次真正意义上的大型挖掘工作的结束。挖掘承包商保持了堪称典范的安全记录，工作时间超过一百万小时，没有发生一起误工事故。"费米实验室的迈克尔-杰梅里（Michael Gemelli）说："这在重型建筑行业是一项重大成就。"该项目这一阶段的成功要归功于挖掘工人安全、专注的工作，以及项目工程师和支持人员的多学科背景。对于这个国际项目来说，这是一个了不起的成就和里程碑"。

DUNE 的科学家们迫不及待地开始安装粒子探测器。由来自36 个国家 200 多个机构的 1400 多名科学家和工程师组成的 DUNE 合作小组已经成功地测试了第一个探测器的技术和组装过程。其组件的批量生产已经开始。目前正在欧洲核子研究中心（CERN）实验室利用粒子束对两个探测器的基础技术进行测试。

编译来源：ScitechDaily