Нейтрино – это неуловимые частицы, существование которых было предсказано еще в 1934 году. По сей день их природа и свойства продолжают будоражить умы ученых. Загадочное поведение и слабое взаимодействие с веществом делают нейтрино одними из самых интригующих объектов исследования в современной физике.
Для того чтобы приблизиться к разгадке тайны нейтрино, специалисты проводят все более масштабные и сложные эксперименты. Одним из амбициозных проектов является Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), реализуемый в США. Этот эксперимент призван предоставить новые данные о свойствах нейтрино и, возможно, пролить свет на природу темной материи и другие фундаментальные вопросы физики.
Ключевым элементом эксперимента DUNE стнет гигантский подземный комплекс, строительство которого ведется в Южной Дакоте. Недавно завершились масштабные земляные работы, в ходе которых было извлечено более 800 тысяч тонн породы. Образовавшиеся подземные пустоты будут использованы для размещения двух детекторов нейтрино: ближнего и дальнего.
Ближний детектор будет расположен недалеко от источника мюонных нейтрино в Фермилаб, а дальний – в Южной Дакоте под Сэнфордской лабораторией. Расстояние между объектами составит впечатляющие 1300 километров. Такое значительное расстояние необходимо для того, чтобы изучить явление осцилляций нейтрино – способность этих частиц спонтанно превращаться из одного типа в другой по мере движения.
Оба детектора будут заполнены жидким аргоном – инертным газом, который при низких температурах превращается в жидкость. Жидкий аргон является идеальной средой для регистрации взаимодействия нейтрино с веществом. Когда нейтрино сталкивается с атомом аргона, возникает вспышка света, которую регистрируют фотоумножители. Анализ этих сигналов позволит ученым определить энергию и тип пролетевших нейтрино.
Возникает резонный вопрос: почему детекторы нейтрино размещают под толщей землb? Дело в том, что на Землю постоянно обрушивается поток из космических частиц. Эти частицы могут создавать помехи при регистрации нейтрино, имитируя их сигналы. Глубоко под землей уровень космической радиации значительно ниже, что позволяет снизить фон и повысить точность измерений.