DUNE: ایالات متحده اولین تیر آهنی را یک مایل زیر زمین برای آزمایش نوترینو پایین می‌آورد
آزمایشگاه ملی شتاب‌دهنده فرمی ایالات متحده، معروف به فرمیلَب، و تأسیسات پژوهش زیرزمینی سنفورد در داکوتای جنوبی، به طور موفقیت‌آمیز اولین آزمون بلند کردن و پایین آوردن یک تیر آهن شش تُنی L شکل را که در ساخت آزمایش نوترینوی عمیق زیرزمینی (DUNE) در شهر لید، داکوتای جنوبی استفاده خواهد شد، انجام داده‌اند. این دستاورد به عنوان یک گام مهم شناخته می‌شود که به مهندسان در پیش‌بینی چالش‌های آینده کمک می‌کند.
DUNE یک همکاری جهانی است که در آن سرن، قطعات فولادی را به عنوان یک کمک غیرنقدی فراهم کرده است. اولین محموله بین‌المللی تیرها اوایل سال جاری ارسال شد و این تنها اولین بخش از ۲۱۰۰ عنصر ساختاری است که اوایل سال آینده به SURF تحویل داده خواهد شد.
پس از یک سال برنامه‌ریزی، همکاری بین فرمیلَب، SURF و سرن پیشرفت پیوسته‌ای داشته است. جولیی ماسییر، مدیر پروژه آشکارساز دور و کرایوژنی در فرمیلَب، بر طبیعت همکاری‌کننده این تلاش و حمایت همه شرکا تاکید کرد.
برای پایین آوردن تیر L، حفظ زاویه صحیح بسیار حیاتی بود، زیرا این زاویه نمی‌تواند از پنج درجه تجاوز کند، بر اساس گفته سانمیتر پینگولکار، مهندس مکانیک در فرمیلَب . تیر باید در چهارچوب و ردپای شافت قرار بگیرد و تیم‌ها باید اطمینان حاصل کنند که بار کل از ۱۳،۵۰۰ پوند تجاوز نکند که تیر L خود سهم ۹۰ درصدی از این وزن دارد.
هدف تیم این بود که اطمینان حاصل کنند که فرآیند پایین آوردن قطعات بزرگ فولادی به داخل شافت نرم و ایمن صورت گیرد. جف بارثل، ناظر تجهیزات در SURF، اهمیت آزمون‌ها را مورد تأکید قرار داد و اشاره کرد که این آزمون‌ها به شناسایی بهبودهایی کمک می‌کند که کار را ایمن‌تر و کارآمدتر کنند زیرا آن‌ها برای پایین‌آوردن اجزای کرایواستات مورد نیاز برای آشکارسازهای سایت دور آماده می‌شوند. بارثل اشاره کرد : “ما نمی‌خواهیم با هیچ شگفتی روبرو شویم وقتی که آیتم‌های فولادی سنگین را به داخل شافت بلند می‌کنیم.”
سرنخ‌هایی برای منشأ ماده
اولین دو تیر که در ژانویه تحویل داده شدند، بخشی از چارچوب برای ظروف کرایوجنیک DUNE در تأسیسات نوترینوی بلندمدت است. پس از ترکیب با ۲۵۰۰ تُن فولاد موجود، یک ساختار ۲۱۶ فوت طول، ۶۲ فوت عرض و ۶۰ فوت ارتفاع ایجاد خواهند کرد.
این ساختار خانه یک آشکارساز ذرات خواهد بود که با ۱۷،۰۰۰ تُن آرگون مایع که در دمای منهای ۳۰۲ درجه فارنهایت سرد شده است، پر خواهد شد. دانشمندان سپس از این آشکارسازها برای مطالعه نوترینوها ، ذراتی گریزان که مشاهده آن‌ها دشوار است، استفاده خواهند کرد. انتظار می‌رود این بررسی‌ها نوری جدید بر رفتار نوترینوها و تبدیل آن‌ها به حالت‌های متعدد فراهم کند و حتی سرنخ‌هایی درباره چگونگی ایجاد ماده در کیهان ارائه دهد.
پرتویی از نوترینوها ۸۰۰ مایل سفر خواهد کرد
تیم‌ها در SURF نسخه‌ای کامل از تیر L چوبی را در بهار گذشته ساختند. اگرچه ماکت بسیار سبک‌تر از مؤلفه واقعی فولادی بود، شکل و مرکز جاذبه آن اطلاعات ارزشمندی درباره چگونگی کار مؤثر با ساختارهای فولادی فراهم کرد.
تا به حال، SURF برای پروژه LBNF/DUNE ۳۵۰ بار بلند کرده است. این کار شامل تحلیل دینامیک بار، فهم محدودیت‌های تجهیزات ریگینگ و کاهش خطرات مرتبط با رویدادهای غیرمنتظره مانند توقف ناگهانی قفس در شافت می‌شود.
دانشمندان همچنین خاطرنشان کرده‌اند که تعیین دقیق همه عوامل ضروری است، زیرا هرگونه مشکلی می‌تواند به تاخیرهای قابل توجه و پیشرفت هزینه‌ها برای پروژه منجر شود. آزمون موفقیت‌آمیز پایین آوردن مؤلفه‌های سنگین فولادی همکاری بین‌المللی را به نصب آشکارساز DUNE نزدیک‌تر می‌کند. هنگامی که به کار در بیافتد، نوترینوها از محوطه فرمیلَب نزدیک شیکاگو ارسال خواهند شد و ۸۰۰ مایل زیر زمین به آشکارسازهای بزرگ DUNE در SURF سفر خواهند کرد. دانشمندان امیدوارند که DUNE دیدگاه دقیق‌تری درباره نحوه رفتار نوترینوها، تغییر حالت‌های خود و احتمالا ارائه اطلاعات جدیدی در مورد منشأ ماده در کیهان فراهم کند.
