Dybt Underjordisk Neutrinoeksperiment (DUNE): Afkodning af Universets Mysterier

Fange et glimt af den mest undvigende partikel

Fundamental fysik har altid været afhængig af en blanding af teori og eksperimenter for at fremme vores forståelse af universet. Indtil i dag er et af de sværeste spørgsmål at besvare, hvad der er den grundlæggende natur af gravitationen og de kræfter, der styrer universet. Det har længe været kendt, at svaret sandsynligvis findes i en undvigende og næsten umulig at studere partikel: neutrinoen.
Dette er målet med megaprojektet Deep Underground Neutrino Experiment, aka ‘DUNE.’  Dette er en imponerende indsats, der spænder over flere stater i USA og involverer mere end 800 miles /1.300 km af underjordiske eksperimenter.

Hvad er neutrinoer?

Neutrinoer er en elektrisk neutral partikel med en ekstremt lille masse, som længe har antaget at være nul. I øjeblikket ved vi overhovedet ikke, hvorfor neutrinoer har masse, undtagen at det ser ud til at fungere på en anden måde end for andre partikler.

Det, der gør neutrinoer unikke, er at de i bund og grund er “spøgelsespartikler”, som næsten ikke interagerer med andre former for materie overhovedet. Dette skyldes, at neutrinoer kun interagerer med 2 ud af de 4 grundlæggende kræfter i universet: gravitation og svag interaktion.

Da den svage interaktion har en meget kort rækkevidde, og gravitationen kun i ringe grad påvirker de lavmassed neutrinoer, passerer neutrinoer normalt gennem materie uden at interagere eller blive bremset. Som følge heraf bevæger neutrinoer sig næsten med lysets hastighed.

Neutrinoer er en grundlæggende partikel, der ikke kan opdeles i mindre komponenter, og de findes i 3 varianter: elektronneutrinoer, myonneutrinoer og tau-neutrinoer. For at komplicere tingene yderligere ser det ud til, at neutrinoer regelmæssigt skifter mellem disse 3 varianter.

Det er også muligt, at en 4^th eksisterer også, sterile neutrinoer, endnu sværere at opdage end de andre.

De fleste neutrinoer produceres af nukleare reaktioner, fra nuklear fusion i stjerner til radioaktivt henfald i Jordens kerne.

På trods af deres undvigende natur menes neutrinoer at være den mest udbredte partikel i universet. Omtrent tusind billioner neutrinoer passerer gennem vores krop hvert sekund.

Du kan lære mere om neutrinoer på den dedikerede hjemmeside “all things neutrinos” oprettet af Fermilab.

DUNEs design

Hvordan kan vi opdage og studere en partikel, der bevæger sig med lysets hastighed, når den også ikke interagerer med normal materie? Dette er spørgsmålet, som DUNE søger at besvare.

DUNE vil strække sig mellem Fermilab, Amerikas partikel‑fysik‑ og acceleratorlaboratorium i Illinois, og Sanford Underground Research Facility (SURF eller Sanford Lab) i South Dakota.

Kilde: DUNE