Ve bajo tierra para ver el sol

Estas fotos parecen capturas de pantalla de algún tipo de juego de computadora, pero este es un sitio de construcción real en el calabozo. A una profundidad de 1,5 km, la antigua mina de oro más profunda de Homeford en América del Norte alberga la Instalación de Investigación Subterránea de Sanford.









Una combinación bastante extraña: galerías subterráneas y exploración espacial, sin embargo, la ubicación única del laboratorio permite estudios que son casi imposibles o muy difíciles en la superficie.

La investigación astrofísica en la mina comenzó en los años 60, cuando el químico Ray Davis comenzó a experimentar para buscar neutrinos solares. Cientos de metros de roca permitieron proteger a los detectores de los flujos de rayos cósmicos, y solo los neutrinos omnipresentes pudieron llegar allí. La búsqueda resultó exitosa, además, se estableció que los conceptos existentes de neutrinos en ese momento necesitaban ser aclarados: las partículas realmente detectadas resultaron ser casi tres veces menos de lo que sugerían los modelos teóricos. Este fenómeno se conoce en la ciencia como el problema de los neutrinos solares.. A finales del siglo XX, fue posible resolverlo detectando el efecto de las oscilaciones de neutrinos. Por su descubrimiento, Ray Davis recibió el Premio Nobel en 2002.



En 2001, la mina Homestake dejó de ser rentable para la extracción de oro y cerró. Cuatro años después, los propietarios lo transfirieron al estado de Dakota del Sur. En 2005, el banquero millonario estadounidense Denny Sanford asignó $ 70 millones para la construcción del laboratorio y $ 45 millones agregaron varios fondos científicos. Más tarde, los científicos estadounidenses y las autoridades de Dakota del Sur propusieron al estado crear un complejo de investigación subterráneo por valor de $ 1 mil millones. Los funcionarios no apoyaron la idea, pero el laboratorio fue financiado por el Ministerio de Energía.



Con estos fondos, se construyeron laboratorios científicos completos e incluso un campus para que los científicos y los estudiantes pudieran vivir directamente bajo tierra durante los experimentos.



Actualmente, Sanford Underground Research Facility implementa investigaciones en tres áreas.

Experimento de xenón subterráneo grande (LUX)



Busque partículas de materia oscura. La materia oscura está determinada indirectamente por las masas de galaxias, sin embargo, no se sabe directamente cuál es su portador. Un tanque de gas inerte líquido de xenón de un tercio de tonelada está ubicado en la mina Homestake. Teóricamente, los detectores colocados alrededor pueden determinar la interacción de partículas hipotéticas de materia oscura de WIMP (partículas masivas de interacción débil) con átomos de xenón.





Hasta ahora, no se han registrado tales eventos. Ahora que el experimento se ha desarrollado, después de haberse asociado con el grupo británico Zeplin, el resultado del equipo combinado LUX-Zeplin debería ser un detector VIMP de precisión sin precedentes.



Experimento Majorana



Intentando atrapar un antineutrino. Más precisamente, este experimento debería establecer que un neutrino es capaz de ser una antipartícula de sí mismo, el llamado Majorana fermion . Dentro del bloque de gruesas placas de cobre de alta pureza hay docenas de detectores de cristales de germanio, que son teóricamente capaces de detectar el evento de doble desintegración beta sin neutrinos, lo que confirmará la naturaleza Majorana del neutrino y demostrará la presencia de masa en él.



Como en el caso del experimento LUX, tales fenómenos aún no se han registrado, aunque están tratando de atraparlos en varios otros laboratorios del mundo.

Sistema acelerador compacto para realizar investigación astrofísica (CASPAR)



Un pequeño acelerador de partículas cargadas, que debería simular los procesos en las estrellas, lo que lleva a la formación de elementos químicos pesados. El acelerador creará un haz dirigido de partículas de baja energía; por lo tanto, es importante que esté protegido de los flujos naturales de partículas cargadas. Para la pureza del estudio, el experimento se escondió bajo tierra de los rayos cósmicos, y para protegerlo de la radioactividad en el suelo, el laboratorio tiene paredes de medio metro forradas con láminas de plomo. El experimento aún no se ha lanzado, pero los desarrolladores ya están cerca de lanzar el programa.

El proyecto Experimento de neutrinos subterráneos profundos (DUNE) está actualmente bajo consideración y aprobación, que debería ser el desarrollo y la continuación de la búsqueda de antineutrinos mediante el registro de la doble desintegración beta sin neutrinos. Esta vez se planea no capturar flujos de neutrinos solares, sino registrar un flujo de neutrinos creado artificialmente de una fuente subterránea en el laboratorio Fermi durante 1300 km.


El alcance del proyecto es comparable al Gran Colisionador de Hadrones, en particular, incluye un depósito para detectores llenos con 50 mil toneladas de argón líquido. El costo del proyecto se estima en $ 1 mil millones, y junto con los Estados Unidos, el Reino Unido ha expresado su voluntad de participar.

Basado en materiales de Space.com .

Aquí hay un reportaje fotográfico de la contraparte rusa.

Source: https://habr.com/ru/post/es395279/