Imágenes: Centro de Investigación Subterránea de Sanford
Estados Unidos ha terminado la excavación de tres enormes cavernas interconectadas por túneles a aproximadamente 1500 metros de profundidad y con una superficie total equivalente a ocho campos de fútbol. Albergarán cuatro grandes detectores de neutrinos, cada uno del tamaño de un edificio de siete pisos. Los detectores estarán llenos de 70 000 toneladas argón líquido y registrarán la interacción de los neutrinos con el líquido transparente.
El experimento se llama de neutrinos subterráneos profundos (DUNE en sus siglas en inglés) y lo llevará a cabo el Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab) de Estados Unidos en colaboración con otros muchos países. Al estudiar el comportamiento de esas misteriosas partículas conocidas como neutrinos se quiere contribuir a resolver algunas de las preguntas más importantes sobre nuestro universo, como por qué está compuesto de materia, cómo una estrella en explosión crea un agujero negro o si los neutrinos están conectados con la materia oscura u otras partículas aún no descubiertas.
Los neutrinos serán producidos por la fuente más intensa de nuestro planeta, en el Fermilab, cerca de Chicago, a unos 1300 km al este de las cavernas subterráneas, y viajarán en haz a través de la tierra y las rocas hasta los detectores de las grandes cavernas subterráneas, en Dakota del Sur. Téngase en cuenta que los neutrinos tienen la propiedad de atravesar la materia fácilmente; de hecho, cada segundo viajan a través de nuestro cuerpo miles de millones de neutrinos sin que nos demos cuenta. Los que proceden del exterior de nuestro planeta pueden atravesarlo completamente.
La excavación de las cavernas
Los equipos de ingeniería y excavación han estado construyendo las Instalaciones de Investigación Subterránea de Sanford unos 1500 metros por debajo de la superficie en un lugar de Dakota del Sur desde 2021. El instrumental minero pesado necesario fue transportado pieza a pieza bajo tierra utilizando un pozo existente.
Ya en la ubicación deseada los trabajadores volvieron a ensamblar las piezas y pasaron casi dos años haciendo voladuras y retirando rocas. Se excavaron y transportaron cerca de 800 000 toneladas de roca desde el subsuelo a una antigua zona minera en la superficie. Según el contratista de la excavación, se trabajó más de un millón de horas sin ningún accidente serio.
Los trabajadores pronto comenzarán a equipar las cavernas con los sistemas necesarios para la instalación de los detectores DUNE. A finales de este año, el equipo del proyecto planea comenzar la instalación de la estructura de acero que albergará al primer detector de neutrinos. El objetivo es tener este primer detector operativo antes de finales de 2028. El experimento está diseñado para un período de recopilación de datos de 20 años
Proyecto internacional
Se trata de un proyecto internacional en el que participan más de de 1400 científicos e ingenieros de más de 200 instituciones de 36 países. En los laboratorios de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) se están probando las tecnologías de los detectores utilizando haces de partículas.
Los objetivos principales del proyecto son:
- investigar las oscilaciones de neutrinos para probar la violación de la simetría CP en leptones, lo que condiría a explicar por qué el universo está hecho de materia;
- determinar el ordenamiento de las masas de neutrinos;
- estudiar supernovas y la formación de una estrella de neutrones y un agujero negro;
- buscar desintegraciones de protones nunca observadas pero sí predichas por teorías de unificación de las fuerzas fundamentales.
Referencias
- https://phys.org/news/2024-02-excavation-colossal-caverns-fermilab-dune.html
- https://en.wikipedia.org/wiki/Deep_Underground_Neutrino_Experiment
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