南达科他州挖掘80万吨岩石 建造世界上最大的中微子探测器

中微子是迄今为止发现的最难以捉摸的基本粒子之一。它们的质量极小，很少与常规物质发生相互作用，但它们可能是解答粒子物理学中一些最基本问题的关键。长基线中微子设施（LBNF）深层地下中微子实验（DUNE）的研究人员已经完成了由美国设施管理的一个重大科学项目的第一阶段。工程师和建筑工人从位于南达科他州利德的桑福德地下研究设施移走了80万吨岩石，为中微子及其难以捉摸的性质方面最雄心勃勃的研究项目之一让路。

这项地下挖掘工程已于八月份完成，美国能源部目前正在制定计划，研究人员将如何利用这个位于地下一英里处的新建洞穴系统。该设施将容纳一系列巨大的、七层楼高的中微子探测器及其必要的科学设备，从而在未来几年内实现该项目。

LBNF-DUNE是一项国际合作项目，据费米实验室研究人员称，其目的是"揭开中微子的神秘面纱"。美国将与来自35个国家的国际伙伴合作，将中微子"流"从能源部位于伊利诺伊州的费米国家加速器实验室送往位于南达科他州的远距离探测器。

中微子从伊利诺伊州的设施到达南达科他州的地下探测器时，将穿过天然岩石和石头。每个探测器都将充满17000吨液态氩，这将最大限度地增加探测到中微子相互作用的机会，同时屏蔽宇宙中微子对探测器的影响。

挖掘过程历时三年，80万吨岩石被运到地面，储存在一个封闭的矿井中。下一步是在新挖掘的地下系统中安装远距离探测器，预计将于2028年开始运行。之后，LBNF-DUNE团队将在费米实验室安装"近"探测器，以完成实验。

美国能源部称LBNF-DUNE项目是了解中微子及其在粒子物理标准模型中的作用的新时代的开始。尽管中微子早在100年前就被理论化了，但它仍然令科学家们感到困惑，特别是因为根据标准模型，中微子应该是无质量的。

然而，中微子并不像光子那样完全没有质量。虽然我们还没有测量出它们的确切质量，但科学家们相信中微子可能是解开标准模型中粒子之谜的关键，有可能解释大爆炸后形成我们宇宙的物质和反物质之间的不平衡。LBNF-DUNE项目旨在解开我们科学认识中的这一关键问题。