北京
DUNE是一項雄心勃勃的國際實驗，旨在研究宇宙中最豐富的物質粒子——中微子。
耶魯大學的研究人員正在為基于深地中微子實驗（DUNE）的探測器制造組件。
DUNE是一項雄心勃勃的國際物理學實驗，旨在研究宇宙中最豐富的物質粒子——中微子。
中微子幾乎以光速源源不斷地穿過我們的身體。但這些幽靈般的粒子幾乎沒有質量，且極少與任何物質發生相互作用。
該實驗由費米實驗室主持，將從伊利諾伊州發射一束強烈的高能中微子束，直接穿透地殼，穿越1300公里（807英里），抵達埋在南達科他州一座前金礦地下近4850英尺（約1478米）深處的超靈敏探測器。
其任務是捕獲大氣層和太陽產生的粒子，分析中微子和反中微子的行為。研究人員希望這些數據最終能揭示中微子是否為解釋宇宙為何由物質主導的關鍵。
耶魯大學物理學教授、耶魯賴特實驗室主任卡斯滕·黑格說：“目睹DUNE地下設施確實令人印象深刻，其規模令人敬畏。”
中微子的數據轉換系統
DUNE將配備一臺巨大的7千噸級液氬時間投影室（TPC）探測器，用于對入射中微子的徑跡進行成像和重建。
在耶魯的賴特實驗室，研究人員正在構建該項目的中樞神經系統：電荷讀出平面（CRP）。這些大型電路板是將液氬中原始的亞原子粒子徑跡轉換為機器可讀數據的裝置。
由于不可能隨隨便便叫一名修理工進入埋在地下4850英尺的洞穴，耶魯團隊將確保這些硬件完美無瑕地工作。
任何組件在離開康涅狄格州之前，都要經受嚴苛的“冷箱”測試，被完全浸沒在液氮中，以模擬南達科他州探測器所處的極端低溫。
“CRP一旦離開耶魯，在安裝到一英里深的地下之前將不再進行低溫測試，整個探測器就會直接啟動。因此在耶魯的測試階段至關重要，”領導耶魯組裝團隊的博士后研究員泰勒·斯托克斯解釋說。
在賴特實驗室進行的CRP組裝是一項高度協作的工作，匯集了來自耶魯大學、歐洲核子研究中心（CERN）、布魯克海文國家實驗室（BNL）和印第安納大學的研究人員。
翹首以盼的2029年里程碑
DUNE項目堪稱工程領域的一堂國際大師課。今年夏天，工程師們開始將1000萬磅結構鋼通過狹窄的礦井井筒緩緩下放。這個龐大的鋼構架由歐洲核子研究中心（CERN）捐贈。有趣的是，這是CERN首次在歐洲以外投資基礎設施，它將有助于液氬結構的安裝。
對于參與該項目的年輕科學家來說，從抽象的物理數學過渡到真真切切的重型工程，這一轉變意義深遠。耶魯大學博士生羅希特·勞特最近參觀了新開鑿的洞穴，他指出，僅僅一個探測器模塊的體積就是他實驗室整個裝配間的兩倍。
“站在有朝一日將容納DUNE遠探測器的洞穴里，是我博士生涯迄今最難忘的經歷之一，”勞特說，“下降到近一英里深的地下，把那種抽象的畫面變成了切切實實的存在。”
數據采集的倒計時正式開啟。地下探測器計劃于2029年開始記錄大氣數據，而費米實驗室的粒子束則將在2031年首次發射，穿越美國中西部地下。如果一切按計劃進行，藏在南達科他州舊礦井黑暗中的答案，或許終將照亮我們這個充滿物質的宇宙是如何誕生的。
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