ENGINEERINGNET.BE - Momenteel zijn installatieteams van Fermilab, CERN en Sanford Underground Research Facility (SURF) bezig met het monteren van grote stalen balken om de buitenstructuur van de enorme detectormodules voor het neutrino-experiment te vormen.
De werkzaamheden vinden plaats op 1,5 kilometer onder de grond bij SURF in Lead, South Dakota. In een voormalige mijn worden gigantische detectoren gebouwd ter grootte van een gebouw van zeven verdiepingen.
Deze worden uiteindelijk gevuld met vloeibaar argon bij extreem lage temperaturen, waarin passerende neutrino’s af en toe sporen achterlaten.
Zodra het Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) in gebruik is genomen, zal Fermilab, gelegen in Batavia, Illinois, een neutrino-bundel over een afstand van circa 1.300 kilometer door de aarde sturen naar de vloeibare-argon-detectoren van DUNE, de ‘Far Detector’, in South Dakota.
Een tweede detector in de buurt van de neutrino-straalbron bij Fermilab, de ‘Near Detector’, meet de deeltjes voordat ze aan hun reis beginnen. Samen vormen de faciliteiten bij Fermilab en de ondergrondse lokatie in South Dakota de Long-Baseline Neutrino Facility.
Neutrino’s zijn bijna massaloze elementaire deeltjes die nauwelijks interactie hebben met andere materie. Ze vliegen vrijwel ongehinderd door materie. Neutrino’s bestaan in drie varianten en wisselen voortdurend van identiteit: elektron, muon en tau-neutrino’s. Fermilab produceert voor het experiment anti-muon-neutrino’s.
De eigenschappen van neutrino’s zijn nog altijd raadselachtig, ook omdat ze zo moeilijk te meten zijn. Zo zijn hun massa’s en massaverhoudingen nog niet goed bekend. DUNE gaat de eigenschappen van deze deeltjes in detail bestuderen.
DUNE is een internationaal samenwerkingsverband van ruim 1.500 onderzoekers, waarbij meer dan 200 instellingen uit ruim 35 landen betrokken zijn, zoals het Nederlandse kennisinstituut Nikhef.
Nikhef is onder meer partner in het DUNE-computingconsortium dat de infrastructuur opzet om data te verwerken in een wereldwijd gedistribueerde omgeving. Ook ontwikkelt Nikhef lichtvallen en uitleeselektronica voor de Near Detector.
“De lichtvallen vangen de zwakke lichtflitsen op die ontstaan als deeltjes in vloeibaar argon op elkaar inwerken, terwijl elektronica buiten de detector de signalen registreert.
Deze flitsen geven aan wanneer er een neutrinointeractie plaatsvindt,” zegt Tina Pollmann, die leiding geeft aan de Nikhef-bijdrage aan de Near Detector.
De ondergrondse ruimte van DUNE wordt naar verwachting in 2029 voltooid, en de detectorinstallatie in 2030. Dankzij de upgrade van de PIP-II-versneller van Fermilab wordt de neutrinobundel naar verwachting tegen 2031 naar de ondergrondse detectoren in South Dakota gestuurd, zodat het langetermijnwetenschappelijke programma van DUNE kan starten.
