Gli addetti agli scavi hanno finito di ritagliare la futura sede dei giganteschi rilevatori di particelle per l'esperimento internazionale Deep Underground Neutrino. Situate un miglio sotto la superficie, le tre colossali caverne sono al centro di una nuova struttura di ricerca che si estende su un'area sotterranea grande circa quanto otto campi da calcio.
Ospitati dal Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, gli scienziati di DUNE studieranno il comportamento di misteriose particelle conosciute come neutrini per risolvere alcune delle più grandi domande sul nostro universo. Perché il nostro universo è composto di materia? Come fa una stella che esplode a creare un buco nero? I neutrini sono collegati alla materia oscura o ad altre particelle da scoprire?
Le caverne offrono spazio per quattro grandi rilevatori di neutrini, ciascuno delle dimensioni di un edificio di sette piani. I rilevatori saranno riempiti con argon liquido e registreranno la rara interazione dei neutrini con il liquido trasparente.
Trilioni di neutrini viaggiano attraverso i nostri corpi ogni secondo senza che noi nemmeno ce ne accorgiamo. Con DUNE, gli scienziati cercheranno neutrini provenienti da stelle in esplosione ed esamineranno il comportamento di un fascio di neutrini prodotto al Fermilab, situato vicino a Chicago, a circa 800 miglia a est delle caverne sotterranee.
Il raggio, prodotto dalla sorgente di neutrini più intensa del mondo, viaggerà direttamente attraverso la terra e la roccia dal Fermilab ai rilevatori DUNE nel Sud Dakota. Non è necessario alcun tunnel per il percorso dei neutrini.
"Il completamento dello scavo di queste enormi caverne è un risultato significativo per questo progetto", ha affermato il direttore del progetto statunitense Chris Mossey. "Il completamento di questa fase prepara il progetto per l'installazione dei rilevatori che inizierà entro la fine dell'anno e ci avvicina ulteriormente alla realizzazione dell'obiettivo di rendere questa struttura sotterranea di livello mondiale una realtà."
Squadre di ingegneria, costruzione e scavo lavorano a 4.850 piedi sotto la superficie dal 2021 presso il Sanford Underground Research Facility, sede della porzione di DUNE del South Dakota. Le squadre di costruzione hanno smantellato le pesanti attrezzature minerarie e, pezzo per pezzo, le hanno trasportate sottoterra utilizzando un pozzo esistente.
Sottoterra, gli operai hanno rimontato l'attrezzatura e hanno trascorso quasi due anni a far saltare e rimuovere la roccia. Quasi 800.000 tonnellate di roccia furono scavate e trasportate dal sottosuolo in un'ampia ex area mineraria fuori terra conosciuta come Open Cut.
I lavoratori inizieranno presto a dotare le caverne dei sistemi necessari per l'installazione dei rilevatori DUNE e per le operazioni quotidiane della struttura di ricerca. Entro la fine dell'anno, il team del progetto prevede di iniziare l'installazione della struttura in acciaio isolata che conterrà il primo rilevatore di neutrini. L'obiettivo è rendere operativo il primo rilevatore entro la fine del 2028.
"Il completamento delle tre grandi caverne e di tutti i cumuli interconnessi segna la fine di uno scavo davvero grande. L'appaltatore dello scavo ha mantenuto un record esemplare di sicurezza lavorando per oltre un milione di ore senza perdere tempo in incidenti. Si tratta di un risultato importante in questo pesante settore delle costruzioni", ha affermato Michael Gemelli del Fermilab, che ha gestito lo scavo delle caverne da parte della Thyssen Mining.
"Il successo di questa fase del progetto può essere attribuito al lavoro sicuro e dedicato degli addetti agli scavi, al background multidisciplinare degli ingegneri del progetto e al personale di supporto. Che risultato straordinario e che pietra miliare per questo progetto internazionale."
Gli scienziati di DUNE sono ansiosi di iniziare l'installazione dei rilevatori di particelle. La collaborazione DUNE, che comprende più di 1.400 scienziati e ingegneri provenienti da oltre 200 istituzioni in 36 paesi, ha testato con successo la tecnologia e il processo di assemblaggio per il primo rilevatore.
È iniziata la produzione in serie dei suoi componenti. Presso il laboratorio europeo CERN sono in corso i test delle tecnologie alla base di entrambi i rilevatori utilizzando fasci di particelle.
Fornito da Fermi National Accelerator Laboratory
