Die kalten Augen von DUNE: Internationales tief unterirdisches Neutrino-Experiment

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Wie kann man ein Teilchen nachweisen, das fast keine Masse hat, nur zwei der vier fundamentalen Kräfte spürt und sich ein ganzes Lichtjahr lang ungehindert durch massives Blei bewegen kann, ohne jemals mit Materie in Wechselwirkung zu treten? Das ist das Problem der Neutrinos, geisterhafter Teilchen, die zu Billionen durch Kernreaktionen in Sternen, einschließlich unserer Sonne, und auf der Erde entstehen.

Wissenschaftler können auch Neutrinos erzeugen, um sie in kontrollierten Experimenten mit Teilchenbeschleunigern zu untersuchen.

Eine der Möglichkeiten, Neutrinos nachzuweisen, besteht in großen Behältern, die mit flüssigem Argon gefüllt und mit einem komplexen Netz integrierter Schaltkreise umhüllt sind, die bei Temperaturen arbeiten können, die kälter sind als die durchschnittlichen Tagestemperaturen auf Neptun.Die Industrie verwendet in der Regel keine Elektronik, die bei kryogenen Temperaturen arbeitet, so dass die Teilchenphysiker ihre eigene entwickeln mussten.

In Zusammenarbeit mit mehreren nationalen Labors des Energieministeriums, darunter das Fermilab, wurden Prototypen der Elektronik entwickelt, die letztendlich im internationalen Deep Underground Neutrino Experiment namens DUNE, das von Fermilab veranstaltet wird, eingesetzt werden sollen.

DUNE wird am Fermilab in Illinois einen intensiven Neutronenstrahl erzeugen und diesen 800 Meilen durch die Erdkruste zu Detektoren in South Dakota schicken.

Die Ergebnisse des Experiments könnten den Wissenschaftlern helfen zu verstehen, warum es mehr Materie als Antimaterie gibt, ein Ungleichgewicht, das zur Entstehung unseres Universums geführt hat.Die Physik und die Neutrino-Detektoren von chillDUNE werden gewaltig sein: Insgesamt vier Tanks, jeder so hoch wie ein vierstöckiges Gebäude, werden zusammen 70.000 Tonnen flüssiges Argon enthalten und in einer Kaverne eine Meile unter der Erdoberfläche stehen.Argon kommt natürlich als Gas in unserer Atmosphäre vor, und um es in eine Flüssigkeit zu verwandeln, muss es auf extrem kalte Temperaturen abgekühlt werden.

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Die Atomkerne von flüssigem Argon sind so dicht gepackt, dass einige der bekanntermaßen schwer fassbaren Neutrinos, die aus dem Fermilab kommen, mit ihnen wechselwirken und verräterische Anzeichen ihres Vorübergehens hinterlassen werden.

Die resultierende Kollision….

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