Os trabalhadores configuraram um teste de alta tensão no detector de protótipo DUNE de argônio líquido de 35 toneladas. O DUNE implicará, em última instância, o direcionamento de um feixe muito intenso de neutrinos em grandes tanques de argônio ultrapuro para induzir colisões entre os neutrinos e os átomos de argônio. Reidar Hahn / Fermilab p A construção do próximo grande experimento de física de partículas da América começou neste verão. O Experimento Deep Underground Neutrino, ou DUNE, estudará algumas partículas subatômicas seriamente fantasmagóricas. O experimento subterrâneo envolverá o disparo de um poderoso feixe de neutrinos através do manto da Terra - atingindo uma profundidade máxima de 30 milhas (48 quilômetros) - e talvez desvendando alguns dos maiores mistérios do nosso universo no processo.
p O experimento, gerido e financiado por uma colaboração internacional, irá abranger 800 milhas (1, 300 quilômetros), começando no Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab) em Batávia, Illinois, e terminando a mais de um quilômetro abaixo da superfície de uma mina de ouro abandonada em Chumbo, Dakota do Sul. Quando terminar, DUNE fará parte da Instalação de Neutrino de Linha de Base Longa (LBNF), uma instalação de dois locais que começará no Fermilab em Illinois e terminará no Sanford Underground Research Facility (SURF) em South Dakota.
Mapa de rastreamento do experimento Deep Underground Neutrino Diana Brandonisio / Fermilab
Esta foto foi tirada durante a Semana de Ação de Neutrinos do Fermilab. Cientistas lá lidam com neutrinos desde os anos 1970. Jill Preston / Fermilab p Os cientistas gostam de neutrinos por vários motivos. Aqui está um:eles fornecem uma ligação direta entre nós e o núcleo do nosso sol. Durante os processos de fusão nuclear, neutrinos e fótons de alta energia são produzidos. Os fótons são absorvidos quando colidem com o denso plasma solar e, em seguida, reemitidos com uma energia mais baixa (um processo que se repete por até um milhão de anos antes que a energia do núcleo solar finalmente seja emitida como luz que vemos), mas os neutrinos vão disparar direto do núcleo do sol, através do plasma denso e chegar à Terra em questão de minutos. Então, se os físicos querem saber sobre o ambiente de fusão no centro de nosso sol agora mesmo , eles se transformarão em neutrinos solares.
p Mas há uma reviravolta misteriosa nos neutrinos solares.
p Pelo que sabemos, os neutrinos vêm em três "sabores" - o neutrino do elétron, neutrino de múon e neutrino de tau - e suas antipartículas. Conforme os neutrinos viajam, eles "oscilam" entre os três sabores, como um camaleão mudaria de cor em resposta à cor de seu entorno.
p O sol só é capaz de gerar neutrinos de elétrons em seu núcleo, Contudo, então, quando os físicos começaram a detectar essas minúsculas aparições usando os primeiros detectores ultrassensíveis na década de 1960, eles detectaram muito menos neutrinos do que a teoria previa. No trabalho vencedor do Prêmio Nobel, os físicos finalmente encontraram o motivo. Acontece que os neutrinos de elétrons produzidos pela fusão do Sol oscilam naturalmente entre os sabores de neutrino - elétron, muon e tau. Uma vez que os detectores só podiam observar neutrinos de elétrons, os neutrinos do múon e do tau não foram detectados. Não havia uma deficiência anômala de neutrinos do elétron solar - eles simplesmente trocaram de sabor quando chegaram ao detector.
p O que nos traz de volta a Dune. Precisamos de um experimento controlado na Terra como o DUNE para entender essas mudanças de sabor. Durante o experimento, o sabor dos neutrinos produzidos pelo acelerador de partículas do Fermilab será medido assim que forem enviados para a mina de ouro convertida em Dakota do Sul. Os neutrinos recebidos no SURF podem então ser comparados com os que foram enviados, e um novo entendimento sobre a natureza quântica dos neutrinos pode ser forjado. Os cientistas vão medir com precisão as massas desses neutrinos. Eles podem até descobrir outros neutrinos além dos três sabores conhecidos.
Se você está planejando produzir o feixe de neutrinos de maior intensidade do mundo, você vai precisar recrutar alguns cientistas. DUNE acumulou 1, 000 colaboradores de 30 países diferentes. Com esses números, ele se junta às fileiras dos experimentos realmente grandes, vários dos quais são conduzidos no Grande Colisor de Hádrons.
