Детектор DUNE проходит экстремальные испытания
Наука и космос831 июл 18:13
Исследователи начали тестирование прототипа детектора для предстоящего эксперимента DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) — на него подали напряжение приблизительно 300 тысяч вольт. Испытания проводятся на территории CERN во Франции и должны подтвердить надежность одного из основных компонентов крупнейшего международного проекта, посвященного изучению нейтрино.
Эксперимент DUNE возглавляет Национальная ускорительная лаборатория имени Ферми (Fermilab), которая является частью Министерства энергетики США. Его основная цель — выяснить, почему после Большого взрыва в Вселенной осталось значительно больше материи, чем антиматерии. Ответ на этот вопрос может помочь объяснить само существование звезд, планет и жизни.
Испытания проводятся на полномасштабном прототипе ProtoDUNE Vertical Drift. В новой конфигурации исследователи отказались от традиционных проволочных считывающих элементов в пользу промышленных печатных плат. Это решение упрощает процесс производства детекторов, уменьшает количество компонентов и позволяет более эффективно фиксировать взаимодействия нейтрино.
Тем не менее, у новой схемы есть одна особенность: электронам необходимо пройти почти в два раза больший путь через жидкий аргон, прежде чем они достигнут системы считывания. Для того чтобы этот процесс происходил без потерь, внутри детектора требуется создать исключительно мощное электрическое поле. Именно поэтому инженеры испытывают установку при напряжении около 300 кВ.
По словам одного из технических руководителей проекта Стива Кеттелла, команда намеренно выводит систему на предельные режимы работы. Если во время испытаний произойдут электрические пробои, это поможет заранее выявить слабые места конструкции и удостовериться, что оборудование выдержит десятилетия непрерывной эксплуатации.
Такой запас надежности имеет критическое значение: после завершения строительства основные детекторы DUNE будут расположены почти на глубине 1,5 километра в подземной исследовательской лаборатории Санфорда в штате Южная Дакота, США. После заполнения резервуаров жидким аргоном доступ к оборудованию станет крайне ограниченным, поэтому все потенциальные проблемы необходимо выявить заранее.
Во время работы DUNE будет регистрировать редчайшие столкновения нейтрино с атомами аргона, что позволит ученым определять энергию, направление движения и тип этих частиц. Кроме того, установка сможет фиксировать поток нейтрино от взрывов сверхновых еще до того, как их свет достигнет Земли, что потенциально позволит астрономам получать ранние предупреждения о подобных космических событиях.
Испытания на площадке CERN продлятся до осени. Если прототип успешно выдержит длительную работу под напряжением в сотни тысяч вольт, выбранная технология станет основой для основного детектора DUNE, который обещает стать одним из самых масштабных физических экспериментов ближайших десятилетий.
* Деятельность организации «Yale University («Йельский Университет»), США» признана нежелательной на территории РФ
DexterИсточники:Interesting EngineeringНаука и космос8Наука31 июл 18:13
Источник