Je unu mejlo sub la Nigraj Montetoj, sciencistoj konstruas gigantajn detektilojn por analizi neŭtrinajn partiklojn – kaj eble trovi la respondon al ekzisto
Dum pli ol jarcento, la minurbo Lead, en la Nigraj Montetoj de Suda Dakoto, altiris laboristojn kun emo al oro. Nun, ĉefa eksperimento konstruata en la malnova minejo altiras sciencistojn serĉantajn pli interesajn riĉaĵojn: respondojn al la plej profundaj misteroj de la universo.
La konstruado de la Profunda Subtera Neŭtrina Eksperimento (Dune) en la eksa minejo Homestake devas komenciĝi lunde. Inĝenieroj komencos kunmeti kvar gigantajn detektilojn en kavernoj eksplodigitaj el roko unu mejlon subtere.
Post ŝaltiĝo, la detectoroj kviete sparkos kaj flagros dum fantomaj partikloj nomataj neŭtrinoj trakuregos tra ili. Iuj alvenos de la suno kaj malproksimaj supernovaoj, aliaj en intensa fasko sendita tra 800 mejloj (1 300 km) da roko el registara laboratorio proksime de Ĉikago, Ilinojo.
Observi la neŭtrinojn povus malkovri tute novan sciencon kaj lumi kosmajn spektaklojn, kiel la morton de steloj kaj la naskiĝon de nigraj truoj. Sciencistoj aparte esperas solvi unu el la plej persistaj enigmoj de la naturo: kial ĉio ĉirkaŭ ni estas farita el materio kaj ne el ĝia "malbona ĝemelo", antimaterio. Alivorte, kial ni, kaj kial io ajn, estas ĉi tie entute.
"Estas ege ekscita tempo labori pri ĉi tio," diris D-ro Kate Shaw, eksperimenta partikla fizikisto pri Dune de la Universitato de Sussex. "Neŭtrinoj ankoraŭ ne havas sencon kaj ili povus malfermi pordon al nova fiziko."
Neŭtrinoj estas la plej abundaj materipartikloj en la universo, superataj laŭnombre nur de fotonoj, la senmasaj partikloj de lumo, kiuj lumigas la universon. Ili estiĝas en naturaj nukleaj reakcioj, kiel tiuj, kiuj funkciigas la sunon, en radioaktiva disfalo kaj en partiklaj akceliloj.
Eĉ laŭ la normoj de fizikistoj, neŭtrinoj estas stranguloj. La senŝargaj partikloj apenaŭ interagas kun alia materio: ĉirkaŭ duiliono pasas nerimarkite tra via korpo ĉiusekunde. Neŭtrinoj ekzistas en tri specoj, ĉiuj kun etaj sed malsamaj masoj. Strange, ili ŝanĝiĝas de unu speco al alia, procezo nomata oscilado, dum ili vojaĝas. "Ĝi estas tre stranga konduto," diris Shaw. "Estas kvazaŭ mi ĵetus al vi pomon kaj ĝi transformiĝus en bananon."
Plumbo havas historion kun ĉi tiuj strangaj partikloj. En la 1960-aj jaroj, la fizikisto Ray Davis sekvis ministojn malsupren la ŝakton kaj konstruis detektilon el 100 000-galona cisterno plenigita per kemia purigfluidaĵo. Ŝirmita tiom profunde sub la tero, la detektilo fariĝis la unua, kiu registris neŭtrinojn de la suno, dum ili frapis kloratomojn en la fluidaĵo kaj transformis ilin en argon.
La minejo fermiĝis en 2001 kaj transiris, danke al vizia antaŭpenso, en dediĉitan subteran laboratorion, la Sanford Underground Research Facility (Surf). Ĝi jam gastigas la eksperimenton Lux-Zeplin (LZ), kiu pasintmonate raportis la unuan eblan detekton de malluma materio.
"Ni transiris de minado de la Tero al helpado de sciencistoj esplori la universon," diris Robin Lucero, la urba administranto de Lead, kies familio loĝis loke dum generacioj. "Ni estas incredible fieraj kaj bonŝancaj, ke Dune okazas ĉi tie, kaj Surf, kiu havas aliajn eksperimentojn kiel LZ. Havi mondklasan sciencon alportas novajn ŝancojn, novajn homojn kaj novajn eblecojn por niaj lokaj entreprenoj kaj precipe por niaj junuloj."
Malkiel la aparato de Davis, la eksperimento Dune estas enorma. Faritaj el pli ol 4 000 tunoj da ŝtalo, la detektiloj estos ĝis kvin etaĝojn altaj kaj enhavos komune 70 000 tunojn da likva argono, kiun oni devas malvarmigi ĝis -200 °C. Muntado de la detektiloj daŭros preskaŭ tri jarojn. Plenigo per likva argono — ankoraŭ unu jaron.
"Ĉi tio estas peza inĝeniera operacio," kaj partnereco kun la lerta loka laborantaro, diris Prof-ro David Newbold, de la Konsilio pri Scienco kaj Teknologiaj Instalaĵoj de Britio kaj proparolanto de Dune. "Estas kiel konstrui ŝipon subtere." Britio estas la plej granda internacia partnero en la uson-gvidata eksperimento kaj produktas kernajn detektilkomponentojn, kritikan komputadon por rekonstrui eventojn en la detektiloj, kaj la grafitan celon necesan por generi neŭtrinojn ĉe Femilab, partikla fizika instalaĵo en Ilinojo.
Post ekfunkciigo, Dune studos intensan faskon da neŭtrinoj senditajn de Fermilab tra 800 mejloj da la terkrusto kaj mantelo. Plej multaj neŭtrinoj pafos rekte tra, sed de tempo al tempo unu frapos argonan atomon, kreante flagron da lumo kaj pulson da elektra ŝargo. Analizi ĉi tion malkaŝos intimajn detalojn pri la misteraj partikloj.
Unu granda demando ĉirkaŭas la masojn de la diversaj neŭtrinoj. Kiu estas la plej malpeza kaj kiu la plej peza? La respondo povus malkaŝi fundamentajn novajn fortojn de la naturo. Kaj por provi respondi la demandon pri materio kontraŭ antimaterio, Dune serĉos subtilajn diferencojn inter neŭtrinoj kaj iliaj antimateriaj ĝemeloj, la antineŭtrinoj.
Krom la faskoj de partikloj senditaj de Fermilab, Dune ankaŭ studos neŭtrinojn alvenantajn el la spaco, kiuj portas kun si freŝan informon pri stelaj eksplodoj kaj la formiĝo de nigraj truoj.
Komence de ĉi tiu monato, la Nobel-premio pri fiziko honorigis la belgan esploriston Francis Halzen, kiu uzis kuban kilometron da Antarkto por detekti alt-energiajn neŭtrinojn el profunda spaco. Sed detektado estas malproksime de la fino de la historio. "Ĉi tio vere estos ora epoko," diris Newbold. "Estas multe pli da tio venonta."
Comments · 0