Hluboko pod zemí: Vědci z Yale připravují detektor DUNE, který má odhalit tajemství vesmíru

Vědci z Yale University intenzivně pracují na klíčových komponentách pro detektory, které jsou součástí ambiciózního mezinárodního fyzikálního experimentu DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment).

Vědci z Yale University intenzivně pracují na klíčových komponentách pro detektory, které jsou součástí ambiciózního mezinárodního fyzikálního experimentu DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment). Cílem projektu DUNE je studovat neutrina, nejhojnější částice hmoty ve vesmíru, které neustále proudí našimi těly téměř rychlostí světla, ale mají téměř nulovou hmotnost a jen zřídka s čímkoli interagují.

Experiment, jehož hostitelem je Fermilab, vyšle intenzivní, vysokoenergetický svazek neutrin na vzdálenost 1 300 kilometrů (807 mil) přímo z Illinois skrze zemskou kůru k ultra-citlivým detektorům pohřbeným téměř 1 478 metrů (4 850 stop) hluboko v bývalém zlatém dole v Jižní Dakotě. Posláním je analyzovat chování neutrin a antineutrin zachycováním částic generovaných v naší atmosféře a Sluncem. Vědci doufají, že tato data nakonec odhalí, zda jsou neutrina klíčem k vysvětlení, proč ve vesmíru dominuje hmota. Karsten Heeger, profesor fyziky a ředitel Wright Lab na Yale University, vyjádřil úžas nad rozsahem podzemních zařízení DUNE.

Tým z Yale University ve Wright Lab se zaměřuje na výrobu Charge Readout Planes (CRP), které tvoří „centrální nervový systém“ detektoru. Tyto velké obvodové desky jsou mechanismy, které převádějí surové stopy subatomárních částic uvnitř kapalného argonu na strojově čitelná data. Vzhledem k tomu, že do podzemní jeskyně 1 478 metrů pod zemí nelze jednoduše zavolat opraváře, tým z Yale zajišťuje bezchybnou funkčnost hardwaru. Předtím, než jakákoli komponenta opustí Connecticut, prochází náročným „testem v chladicím boxu“, kde je zcela ponořena do kapalného dusíku, aby simulovala extrémní teploty detektorů v Jižní Dakotě. Tyler Stokes, postdoktorand, který vede montážní tým z Yale, zdůrazňuje kritickou povahu této testovací fáze, neboť CRP nebudou po opuštění Yale znovu kryogenicky testovány před instalací. Na montáži CRP ve Wright Lab spolupracují výzkumníci z Yale, CERNu, Brookhaven National Laboratory (BNL) a Indiana University.

Projekt DUNE je mezinárodní ukázkou inženýrství. Během léta začali inženýři spouštět 10 milionů liber (přibližně 4 536 tun) konstrukční oceli úzkou těžební šachtou. Tato masivní konstrukce byla darem od evropské laboratoře CERN, což je poprvé, co CERN investoval do infrastruktury mimo Evropu, a pomůže při instalaci struktur s kapalným argonem. Pro mladé vědce na projektu je přechod od abstraktní fyzikální matematiky k surovému, těžkému inženýrství hlubokým zážitkem. Rohit Raut, doktorand z Yale, který nedávno navštívil čerstvě vyhloubené jeskyně, poznamenal, že jeden modul detektoru má dvojnásobný celkový objem než celá montážní hala jeho laboratoře.

Odpočítávání do sběru dat oficiálně začalo. Podzemní detektory mají začít zaznamenávat atmosférická data v roce 2029, přičemž částicový svazek z Fermilabu má vypálit své první podzemní výstřely napříč americkým Středozápadem do roku 2031. Pokud vše půjde podle plánu, odpovědi skryté v temnotě starého dolu v Jižní Dakotě mohou konečně osvětlit, jak náš vesmír plný hmoty vznikl.