08:08 2023-03-31
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Colaborarea DUNE gata să intensifice producția de masă pentru primul modul detector
_ Colaborarea DUNE gata să se intensifice producția în masă pentru primul modul detector
Pregătirile pentru construirea primului modul detector al experimentului cu neutrini subteran adânc progresează rapid. Membrii colaborării internaționale DUNE au început testele finale ale componentelor detectorului care vor fi expediate în Dakota de Sud. Acolo vor deveni parte a unui experiment unic, conceput pentru a studia unele dintre cele mai evazive particule din univers: neutrini.
DUNE este un experiment care vizează explorarea naturii neutrinilor. Oamenii de știință speră că dezvăluirea secretelor acestor particule va face lumină asupra unora dintre cele mai mari mistere din fizică, cum ar fi motivul pentru care universul este format din materie și modul în care stelele neutronice și găurile negre sunt forjate în urma exploziei stelelor.
DUNE, găzduită de Laboratorul Național de Accelerator Fermi al Departamentului Energiei din SUA, va fi găzduită în două locații: situl Fermilab din Illinois și Facilitatea de cercetare subterană Sanford din Dakota de Sud. Detectorul îndepărtat, o structură enormă prevăzută pentru a cuprinde în cele din urmă patru module, va fi situat la 1,5 kilometri sub pământ la SURF. Fiecare modul va fi o cameră de proiecție a timpului cu argon lichid, sau LArTPC, concepută pentru a fi umplută cu 17.000 de tone de argon, un element care se găsește în mod obișnuit în aer, care este ideal pentru studierea neutrinilor.
Primul modul detector DUNE. care urmează să fie construit la SURF va folosi tehnologia de deriva orizontală. Când neutrinii se ciocnesc cu atomii de argon din interiorul modulului, ei vor produce particule încărcate. Aceste particule încărcate elimină electronii în timp ce călătoresc prin argon. Electronii sunt atrași de un câmp electric puternic către ansamblurile plane anodice, sau APA, care înregistrează o proiecție a locului în care au fost produși electronii. Măsurând momentul în care electronii lovesc APA-urile, oamenii de știință sunt capabili să reconstruiască urmele de particule tridimensionale.
Când este finalizat, primul modul detector va conține 150 de APA, fiecare un plan dreptunghiular mare de aproximativ 2,3 metri pe 6 metri în dimensiune și compus din fire de cupru-beriliu înfăşurate strâns. „Vom tencui eficient un perete cu o rețea de fire”, a spus Justin Evans, profesor de fizică la Universitatea din Manchester. El conduce efortul de a construi APA-uri în Regatul Unit.
Tehnologia pentru primul modul a fost testată cu succes într-o versiune redusă numită ProtoDUNE la Platforma CERN Neutrino în 2019. Deși a fost doar o douăzecime de dimensiunea modulului de detectare DUNE final, a fost încă cel mai mare LArTPC construit și operat vreodată.
„A fost prima dată când noi, în Regatul Unit, am construit oricare dintre aceste rețele de sârmă și am luat date de la ele. ”, a spus Evans. „Și au funcționat minunat.”
Pe lângă faptul că a demonstrat că tehnologia detectorului va funcționa, prototipul de deriva orizontală a dezvăluit unde ar putea fi aduse îmbunătățiri de design. Având în vedere acest lucru, oamenii de știință au proiectat ProtoDUNE II, un prototip modernizat care va fi supus testelor la CERN în acest an.
„Cu un prototip, există întotdeauna lecții învățate”, a spus Thomas Wieber, liderul echipei de instalare la CERN. . „Vrem să demonstrăm că ceea ce credem că va funcționa mai bine, chiar funcționează mai bine.”
Oamenii de știință de la DUNE lucrează, de asemenea, la dezvoltarea tehnologiei pentru un detector de deriva verticală, care este tehnologia planificată pentru al doilea. modul detector departe. Pregătirile pentru testarea noii tehnologii într-un detector prototip separat, cunoscut sub numele de modulul de deriva verticală-0, sunt în curs și la CERN.
Testarea tuturor aspectelor ansamblului modulului de deriva orizontală implică, de asemenea, asigurarea faptului că toate componentele detectorului, care provin de la colaboratorii DUNE din întreaga lume, vor ajunge în siguranță. Pentru a se asigura că acest proces decurge fără probleme, ProtoDUNE II a servit și ca banc de testare pentru procesul de instalare. Grupurile implicate în fabricarea componentelor detectorului și-au reunit toate piesele de testare la CERN pentru a asambla și testa prototipul.
„Am avut colaboratori veniți din întreaga lume”, a declarat Daniela Macina, instalația. coordonator pentru detectorul de deriva orizontală la CERN. „Este prima dată când integrăm și instalăm detectoarele finale de derivă orizontală DUNE împreună.”
ProtoDUNE II conține patru APA. Toți cei patru au fost testați într-o cutie rece umplută cu azot gazos super-rece pentru a se asigura că electronicele funcționează corect la temperaturi reci. Toate cele patru APA au trecut testul. Apoi au fost asamblate în criostatul ProtoDUNE II, împreună cu alte părți ale prototipului. Aceste părți includ electronica și senzorii de lumină, care identifică fotonii care sunt eliberați atunci când neutrinii interacționează cu argonul lichid din detector.
„Trebuia să asamblam lucrurile conform unei proceduri care să fie cât mai aproape posibil. la cel pe care îl vom folosi în Dakota de Sud”, a spus Macina.
Mai târziu în acest an, echipa va umple ProtoDUNE II cu argon lichid și va trage un fascicul de particule prin detector pentru a-l testa. „Nu ne așteptăm la surprize mari, pentru că au existat doar modificări minore între ProtoDUNE și ProtoDUNE II”, a spus Macina.
Întrucât lucrarea finală asupra ProtoDUNE II are loc la CERN, oamenii de știință cresc, de asemenea, producția. a APA-urilor care vor fi instalate la SURF. Din cele 150 de APA care vor fi instalate în primul modul al detectorului de departe, 136 de APA vor fi produse la Laboratorul Daresbury din Marea Britanie, iar alte 14 vor fi produse la Universitatea din Chicago.
Pentru a sprijinind producția în masă a acestor piese, Laboratorul Daresbury din Marea Britanie a construit o fabrică de APA unde echipa a înființat patru linii de producție, fiecare cu mașini lungi de șase metri pentru înfășurarea firelor în jurul cadrelor de oțel pentru a crea APA.< /p>
„Avem patru dintre acestea configurate, toate lucrând în paralel”, a spus Evans. „Încercăm să ajungem în punctul în care fiecare linie de producție poate produce câte un APA la două luni.”
Activitățile legate de instalarea detectorului au început și în Dakota de Sud, unde excavarea cavernelor. pentru detectorul de departe DUNE sunt aproximativ 60% complete. La începutul lunii noiembrie, echipa a expediat unul dintre APA-urile de la primul prototip de la CERN către SURF pentru un test logistic. Procesul de transport al APA dreptunghiulară lungă din Europa în Statele Unite, descărcarea structurii, apoi coborârea lui la o milă sub pământ printr-un puț de mină relativ îngust a fost finalizat cu succes.
„Folosim mai vechi. APA pentru a valida acele proceduri, astfel încât să nu distrugem nimic atunci când începem să aducem APA-urile reale la SURF”, a declarat Eric James, cercetător de la Fermilab, un coordonator tehnic care se concentrează pe detectorul de derivă orizontală de la DUNE.
În ciuda tuturor detaliilor care trebuie elaborate pentru a aduce la viață primul modul detector DUNE, oamenii de știință DUNE nu pierd din vedere scopul lor final: explorarea unei noi frontiere a științei neutrinilor.
„Sunt extrem de încântat de ceea ce vom vedea când pornim acest lucru”, a spus Evans. „Sunt atât de multe că neutrinii ne pot spune despre univers.”
Comentarii:
Adauga Comentariu