Gehe in den Untergrund, um die Sonne zu sehen

Diese Fotos wirken wie Screenshots aus einer Art Computerspiel, aber dies ist eine echte Baustelle im Dungeon. In einer Tiefe von 1,5 km befindet sich in Homefords früherer tiefster Goldmine in Nordamerika die Sanford Underground Research Facility.









Eine ziemlich seltsame Kombination: unterirdische Galerien und Weltraumforschung. Die einzigartige Lage des Labors ermöglicht jedoch Studien, die an der Oberfläche fast unmöglich oder sehr schwierig sind.

Die astrophysikalische Forschung in der Mine begann bereits in den 60er Jahren, als der Chemiker Ray Davis Experimente zur Suche nach solaren Neutrinos begann. Hunderte von Metern Gestein ermöglichten es, Detektoren vor kosmischen Strahlenströmen abzuschirmen, und nur allgegenwärtige Neutrinos konnten dorthin gelangen. Die Suche erwies sich als erfolgreich, außerdem wurde festgestellt, dass die zu diesem Zeitpunkt bestehenden Konzepte von Neutrinos geklärt werden mussten - die tatsächlich detektierten Partikel erwiesen sich als fast dreimal weniger als die vorgeschlagenen theoretischen Modelle. Dieses Phänomen ist in der Wissenschaft als das Problem der solaren Neutrinos bekannt geworden.. Ende des 20. Jahrhunderts konnte es gelöst werden, indem der Effekt von Neutrinoschwingungen nachgewiesen wurde. Für seine Entdeckung erhielt Ray Davis 2002 den Nobelpreis.



Im Jahr 2001 wurde die Homestake-Mine für den Goldabbau unrentabel und geschlossen. Vier Jahre später übertrugen die Eigentümer es in den Bundesstaat South Dakota. Im Jahr 2005 stellte der amerikanische Millionärsbanker Denny Sanford 70 Millionen US-Dollar für den Bau des Labors bereit und 45 Millionen US-Dollar fügten verschiedene wissenschaftliche Mittel hinzu. Später schlugen US-Wissenschaftler und Behörden in South Dakota dem Staat vor, einen unterirdischen Forschungskomplex im Wert von 1 Milliarde US-Dollar zu schaffen. Beamte unterstützten die Idee nicht, aber das Labor wurde vom Energieministerium finanziert.



Mit diesen Mitteln wurden vollwertige wissenschaftliche Labors und sogar ein Campus gebaut, damit Wissenschaftler und Studenten während der Experimente direkt unter der Erde leben konnten.



Derzeit führt die Sanford Underground Research Facility Forschung in drei Bereichen durch.

Large Underground Xenon (LUX) -Experiment



Suche nach Partikeln der dunklen Materie. Dunkle Materie wird indirekt durch die Galaxienmassen bestimmt, es ist jedoch nicht direkt bekannt, was ihr Träger ist. In der Homestake-Mine befindet sich eine Drittel-Tonne Xenon-Inertgastank. Theoretisch können herumliegende Detektoren die Wechselwirkung von hypothetischen Partikeln der dunklen Materie von WIMPs (Weakly Interacting Massive Particle) mit Xenonatomen bestimmen.





Bisher wurden keine derartigen Ereignisse aufgezeichnet. Nachdem das Experiment in Zusammenarbeit mit der britischen Gruppe Zeplin entwickelt wurde, sollte das Ergebnis des kombinierten LUX-Zeplin-Teams ein VIMP-Detektor von beispielloser Genauigkeit sein.



Majorana-Experiment Der



Versuch, ein Antineutrino zu fangen. Genauer gesagt sollte dieses Experiment zeigen, dass ein Neutrino ein Antiteilchen von sich selbst sein kann - das sogenannte Majorana Fermion . In dem Block aus dicken hochreinen Kupferplatten befinden sich Dutzende von Germaniumkristalldetektoren, die theoretisch in der Lage sind, das neutrinolose Doppel-Beta-Zerfallsereignis zu erfassen, das die Majorana-Natur des Neutrinos bestätigt und das Vorhandensein von Masse in ihm nachweist.



Wie im Fall des LUX-Experiments wurden solche Phänomene noch nicht aufgezeichnet, obwohl sie versuchen, sie in mehreren anderen Labors der Welt zu fangen.

Kompaktes Beschleunigersystem für die Durchführung astrophysikalischer Forschung (CASPAR)



Ein kleiner Beschleuniger geladener Teilchen, der die Prozesse in Sternen simulieren soll und zur Bildung schwerer chemischer Elemente führt. Der Beschleuniger erzeugt einen gerichteten Strahl von Teilchen mit niedriger Energie. Daher ist es wichtig, dass er vor den natürlichen Strömen geladener Teilchen geschützt ist. Für die Reinheit der Studie versteckte sich das Experiment unter der Erde vor kosmischen Strahlen, und um es vor Radioaktivität zu schützen, hat das Labor Wände mit einem halben Meter Länge, die mit Bleiblättern ausgekleidet sind. Das Experiment wurde noch nicht gestartet, aber die Entwickler stehen bereits kurz vor dem Start des Programms.

Das Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) -Projekt wird derzeit geprüft und genehmigt. Dies sollte die Entwicklung und Fortsetzung der Suche nach Antineutrinos durch Registrierung des neutrinolosen Doppel-Beta-Zerfalls sein. Dieses Mal ist geplant, keine solaren Neutrino-Flüsse zu fangen, sondern einen künstlich erzeugten Neutrino-Fluss aus einer unterirdischen Quelle im Fermi-Labor für 1300 km zu registrieren.


Der Umfang des Projekts ist vergleichbar mit dem Large Hadron Collider, insbesondere umfasst es ein Reservoir für Detektoren, die mit 50.000 Tonnen flüssigem Argon gefüllt sind. Die Projektkosten werden auf 1 Milliarde US-Dollar geschätzt. Zusammen mit den USA hat Großbritannien seine Bereitschaft zur Teilnahme zum Ausdruck gebracht.

Basierend auf Materialien von Space.com .

Hier ist ein Fotobericht des russischen Amtskollegen.

Source: https://habr.com/ru/post/de395279/