ENGINEERINGNET.BE - Hoewel nog een prototype, is het toch de grootste neutrinodetector ter wereld die met vloeibare argon geladen is.
Deze eerste ProtoDUNE-detector is een kubus, zo groot als een huis met drie verdiepingen. CERN bouwde er twee jaar aan. Het vergde acht weken om hem met 800 ton vloeibaar argon te vullen.
Geen sinecure, want argon wordt bewaard bij temperaturen lager dan -184 graden Celsius. De tweede prototype-detector, die de vloeibare argon-technologie iets anders aanpakt, komt er over een paar maanden online.
De technologie van de eerste ProtoDUNE-detector zal ook gebruikt worden in de eerste, échte DUNE-detectormodule die het Fermi National Accelerator Laboratory van de US Department of Energy in de Verenigde Staten bouwt.
Die komt anderhalve kilometer onder de grond in de Sanford Underground Research Facility in Zuid-Dakota. De DUNE-detectormodules worden uiteindelijk elk 20 keer groter dan de huidige prototypes. Men verwacht dat die hun eerste data vanaf 2026 zullen beginnen spuien.
Neutrinoraadsel
Wanneer neutrino's het detectorvat binnendringen en er tegen de argonkernen aanbotsen, produceren ze geladen deeltjes die ionisatiesporen achterlaten in de vloeistof.
Met geavanceerde volgsystemen zijn dan driedimensionale beelden te maken van de subatomaire processen die anders onzichtbaar blijven. De detector registreert niet alleen sporen van kosmische straling in het argon maar ook van stralenbundels van CERN’s eigen versnellers. Wetenschappers zullen de detector de komende maanden gebruiken om de technologie grondig uit te testen.
DUNE moet het neutrinoraadsel oplossen. Neutrino’s zijn de meest voorkomende en tegelijk wellicht de meest mysterieuze materiedeeltjes in het universum. Wetenschappers menen dat neutrino-onderzoek ons kan vertellen waarom materie het universum domineert. DUNE bestudeert immers niet alleen neutrino's maar ook hun antimaterie-tegenhangers.
Wetenschappers zullen peilen naar hoe neutrino's zich anders gedragen dan antineutrino’s. DUNE onderzoekt ook neutrino's die geproduceerd worden wanneer een ster explodeert. Dat zou meer kunnen leren over de vorming van neutronensterren en zwarte gaten. Het zal ook onderzoeken of protonen eeuwig zijn of uiteindelijk ook vergaan… wat allemaal wel eens zou kunnen leiden tot één grootse, eengemaakte theorie.
De toekomst van neutrino-onderzoek
"Deze eerste resultaten van ProtoDUNE zijn een mooi voorbeeld van wat bereikt kan worden wanneer laboratoria over de hele wereld samenwerken”, zei Fabiola Gianotti, directeur-generaal van CERN.
Het DUNE-onderzoek is complementair aan het onderzoek door de LHC (Large Hadron Collider) en andere CERN-experimenten. Het is trouwens de eerste keer dat CERN mee investeert in infrastructuur- en detectorontwikkeling voor een deeltjesfysicaproject in de Verenigde Staten.
"DUNE is de toekomst van neutrino-onderzoek", zei Nigel Lockyer, directeur van Fermilab, het Amerikaanse nationale deeltjesfysica- en versnellerslab, van het Amerikaanse Department of Energy Office of Science, dat gevestigd is in de buurt van Chicago (Illinois) en beheerd wordt door de Fermi Research Alliance LLC, een samenwerkingsverband tussen de University of Chicago en de Universities Research Association, Inc.
Zie ook www.fnal.gov/dune
ACHTERGROND
Meer dan duizend wetenschappers en ingenieurs uit 32 landen en de vijf continenten werken aan de ontwikkeling, het ontwerp en de bouw van de DUNE-detectoren.
DUNE is samengesteld uit 175 instelling van 32 landen: Armenië, Brazilië, Bulgarije, Canada, Chili, China, Colombië, Tsjechische Republiek, Finland, Frankrijk, Griekenland, Indië, Iran, Italië, Japan, Madagascar, Mexico, Nederland, Oekraïne, Paraguay, Peru, Polen, Portugal, Roemenië, Rusland, Spanje, Turkije, het Verenigd Koninkrijk, de Verenigde Staten, Zuid-Korea, Zweden en Zwitserland.
Voor een gedetailleerde beschrijving van de gebezigde technologieën, zie:
Dune collaboration completes interim design report for gigantic particle detectors
