Pergi ke bawah tanah untuk melihat matahari

Foto-foto ini tampak seperti tangkapan layar dari beberapa jenis permainan komputer, tetapi ini adalah situs konstruksi nyata di ruang bawah tanah. Pada kedalaman 1,5 km, bekas tambang emas terdalam Homeford di Amerika Utara menampung Sanford Underground Research Facility.









Kombinasi yang agak aneh: galeri bawah tanah dan eksplorasi ruang, namun, lokasi unik laboratorium memungkinkan untuk studi yang hampir tidak mungkin atau sangat sulit di permukaan.

Penelitian astrofisika di tambang dimulai pada tahun 60-an, ketika ahli kimia Ray Davis memulai percobaan untuk mencari neutrino surya. Ratusan meter batu memungkinkan pelindung detektor dari fluks sinar kosmik, dan hanya neutrino yang mampu menembus semua itu. Pencarian ternyata berhasil, apalagi, telah ditetapkan bahwa konsep neutrino yang ada pada saat itu perlu diklarifikasi - partikel yang terdeteksi sebenarnya ternyata hampir tiga kali lebih sedikit dari yang disarankan oleh model teoritis. Fenomena ini telah dikenal dalam ilmu sebagai masalah neutrino matahari.. Pada akhir abad kedua puluh, adalah mungkin untuk menyelesaikannya dengan mendeteksi efek osilasi neutrino. Atas penemuannya, Ray Davis menerima Hadiah Nobel pada tahun 2002.



Pada tahun 2001, tambang Homestake menjadi tidak menguntungkan untuk penambangan emas dan ditutup. Empat tahun kemudian, pemiliknya memindahkannya ke negara bagian South Dakota. Pada 2005, bankir jutawan Amerika Denny Sanford mengalokasikan $ 70 juta untuk pembangunan laboratorium dan $ 45 juta menambahkan berbagai dana ilmiah. Kemudian, para ilmuwan AS dan otoritas Dakota Selatan mengusulkan kepada negara bagian untuk membuat kompleks penelitian bawah tanah senilai $ 1 miliar. Pejabat tidak mendukung gagasan itu, tetapi laboratorium didanai oleh Kementerian Energi.



Dengan dana ini, laboratorium ilmiah lengkap dan bahkan sebuah kampus dibangun sehingga para ilmuwan dan mahasiswa dapat hidup langsung di bawah tanah selama percobaan.



Saat ini, Sanford Underground Research Facility mengimplementasikan penelitian di tiga bidang.

Eksperimen Underground besar Xenon (LUX)



Mencari partikel materi gelap. Materi gelap ditentukan secara tidak langsung oleh massa galaksi, namun, tidak diketahui secara langsung apa pembawanya. Sepertiga ton tangki gas inert cair xenon berlokasi di tambang Homestake. Secara teoritis, detektor yang ditempatkan di sekitar mereka dapat menentukan interaksi partikel materi gelap hipotetis WIMPs (Weakly Interacting Massive Particle) dengan atom xenon.





Sejauh ini, tidak ada kejadian seperti itu yang telah direkam. Sekarang percobaan telah dikembangkan, setelah bekerja sama dengan kelompok Inggris Zeplin, hasil dari tim gabungan LUX-Zeplin harus menjadi pendeteksi VIMP dengan akurasi yang belum pernah terjadi sebelumnya.



Eksperimen Majorana



Mencoba menangkap antineutrino. Lebih tepatnya, percobaan ini harus menetapkan bahwa neutrino mampu menjadi antipartikel itu sendiri - yang disebut Fermion Majorana . Di dalam blok pelat tembaga tebal dengan kemurnian tinggi, terdapat puluhan detektor kristal germanium, yang secara teoritis mampu mendeteksi peristiwa peluruhan beta ganda tanpa neutrinoless, yang akan mengkonfirmasi sifat Majorana dari neutrino dan membuktikan keberadaan massa di dalamnya.



Seperti dalam kasus percobaan LUX, fenomena tersebut belum direkam, meskipun mereka mencoba untuk menangkapnya di beberapa laboratorium lain di dunia.

Sistem Akselerator Ringkas untuk Melakukan Penelitian Astrofisika (CASPAR)



Sebuah akselerator kecil dari partikel bermuatan, yang harus mensimulasikan proses dalam bintang, yang mengarah pada pembentukan elemen kimia berat. Akselerator akan membuat sinar diarahkan partikel berenergi rendah, oleh karena itu, penting untuk dilindungi dari aliran alami partikel bermuatan. Demi kemurnian penelitian, eksperimen itu bersembunyi di bawah tanah dari sinar kosmik, dan untuk melindunginya dari radioaktivitas, laboratorium memiliki dinding setengah meter yang dilapisi dengan lembaran timah. Eksperimen belum diluncurkan, tetapi pengembang sudah hampir meluncurkan program.

Proyek Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) saat ini sedang dalam pertimbangan dan persetujuan, yang seharusnya merupakan pengembangan dan kelanjutan dari pencarian antineutrino dengan mendaftarkan peluruhan beta ganda yang tanpa neutrinoless. Kali ini direncanakan bukan untuk menangkap fluks neutrino matahari, tetapi untuk mendaftarkan fluks neutrino yang dibuat secara artifisial dari sumber bawah tanah di laboratorium Fermi sejauh 1.300 km.


Ruang lingkup proyek ini sebanding dengan Large Hadron Collider, khususnya, termasuk reservoir untuk detektor yang diisi dengan 50 ribu ton argon cair. Biaya proyek diperkirakan $ 1 miliar, dan bersama-sama dengan Amerika Serikat, Inggris telah menyatakan kesediaannya untuk berpartisipasi.

Berdasarkan bahan dari Space.com .

Berikut ini adalah laporan foto dari mitra Rusia.

Source: https://habr.com/ru/post/id395279/