DUNE: нейтрино из Фермилаб помогут понять, почему мы существуем

Нейтрино — призраки субатомного мира. Участвуя лишь в самых слабых взаимодействиях с обычной материей, они могут пройти через всю Землю с ничтожной вероятностью какого-либо взаимодействия. Они также являются квантовыми хамелеонами, а это означает, что три разных типа нейтрино могут менять свою идентичность, при этом один тип становится другим, прежде чем снова поменяться местами. И, возможно, самое главное, исследования этого поведения, меняющего идентичность, могли бы объяснить, почему наша привычная Вселенная выглядит именно так.

Благодаря этим и другим удивительным свойствам ученые, работающие в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Лаборатория Ферми, расположенная недалеко от Чикаго), создают новый мощный пучок нейтрино, чтобы лучше понять их поведение. Недавняя важная веха значительно приблизила ученых к достижению своих целей.

Глубинный эксперимент с нейтрино (DUNE) представляет собой амбициозный проект, предусматривающий отправку потока нейтрино с территории Фермилаб на расстояние в 1300 километров (800 миль) до детекторного комплекса в Южной Дакоте. Этот комплекс находится в бывшем золотом руднике в городе Лид и располагается на глубине около мили под Черными холмами. Четыре огромных детектора, каждый из которых содержит 17,500 тонн жидкого аргона, будут регистрировать взаимодействие нейтрино.

Недавно был завершен этап выемки породы для создания подземных камер, где будут размещены детекторы. За три года команды шахтеров вывезли на поверхность около миллиона тонн породы, создав пространство, сопоставимое с восемью футбольными полями.

Теперь ученые приступают к подготовке камер для работы детекторов, устанавливая все необходимые системы: электроснабжение, вентиляцию, климат-контроль. Следующим шагом станет монтаж инфраструктуры для установки детекторов, которая должна начаться в 2024 году. Ожидается, что первые детекторы начнут собирать данные в 2028 году.

DUNE нацелен на изучение трансформационных свойств нейтрино и их антиматериальных аналогов. Исследования могут помочь понять, почему во Вселенной преобладает материя над антиматерией, что остается одной из ключевых загадок современной физики. Первые результаты физических экспериментов ожидаются в конце 2020-х годов.