Ikon Sudut Bawah Ikon yang berbentuk sudut mengarah ke bawah. Detektor neutrino DUNE akan berlokasi satu mil di bawah tanah di South Dakota. Matthew Kapust, Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford Neutrino adalah partikel kecil yang dapat menyimpan rahasia beberapa misteri terbesar alam semesta. Proyek DUNE berharap dapat mempelajari lebih lanjut tentang “partikel hantu” yang sulit dipelajari ini. pancarkan neutrino sekitar 800 mil antara Illinois dan South Dakota.
Hampir tujuh tahun yang lalu, para kru mulai mengangkut 800.000 ton batu dari bekas tambang emas dekat Lead, Dakota Selatan.
Tiga gua bawah tanah yang dihasilkan memiliki panjang 500 kaki dan hampir cukup tinggi untuk menampung bangunan tujuh lantai di dalamnya.
Proyek DUNE (Eksperimen Neutrino Bawah Tanah Dalam), yang biayanya diperkirakan setidaknya $3 miliar, dipimpin oleh para ilmuwan dari Fermilab Departemen Energi AS.
Pada akhirnya, setiap gua akan menampung 17.500 ton argon cair untuk membantu fisikawan Fermilab mendeteksi partikel yang sulit dipahami yang dikenal sebagai neutrino, atau “partikel hantu”.
Penggalian gua di Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford di South Dakota dimulai pada tahun 2017. Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford
Neutrino adalah partikel subatom di sekitar Anda yang melewati Anda tanpa disadari. Matahari menciptakannya; mereka dihasilkan oleh supernova; bahkan pisang menghasilkan neutrino.
“Jika Anda mengangkat tangan, 10 miliar neutrino dari matahari melewati tangan Anda setiap detik,” kata fisikawan Mary Bishai dan juru bicara DUNE kepada Business Insider.
Neutrino dijuluki partikel hantu karena tidak memiliki muatan listrik sehingga jarang berinteraksi dengan apa pun yang bersentuhan dengannya.
Hal ini juga membuat mereka sulit untuk dipelajari, namun para ilmuwan tetap bertahan karena neutrino mungkin memegang kunci untuk mengungkap misteri alam semesta, mulai dari apa yang terjadi setelah Big Bang hingga mengamati lahirnya lubang hitam.
Sinar neutrino antara Illinois dan South Dakota
Para peneliti di test bed ICEBERG Fermilab sedang menyelidiki perangkat elektronik keren yang akan digunakan dalam proyek DUNE. Reidar Hahn/Fermilab
Sulit untuk mempelajari partikel yang tidak memancarkan radiasi dan lebih ringan dari elektron. “Interaksi neutrino hampir seperti jarum di tumpukan jerami,” kata Bishai.
Dan dengan DUNE, para ilmuwan Fermilab ingin mempelajari neutrino dengan detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Inilah sebabnya DUNE akan memiliki detektor neutrino terbesar dari jenisnya yang pernah dibuat.
Setelah selesai, percobaan ini dirancang untuk dimulai dengan serangkaian akselerator partikel di Fermilab dekat Chicago, Illinois.
Salah satu gua yang akan berisi detektor untuk proyek DUNE. Matthew Kapust, Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford
Akselerator menembakkan sinar neutrino yang sangat kuat terlebih dahulu melalui detektor di Fermilab. Sinar tersebut kemudian bergerak sejauh 800 mil di bawah tanah menuju detektor di Fasilitas Penelitian Bawah Tanah South Dakota Sanford.
Dalam perjalanannya, neutrino melakukan sesuatu yang agak aneh. Ada tiga jenis neutrino, dan partikel-partikelnya dapat berpindah-pindah di antara keduanya, sebuah fenomena yang dikenal sebagai osilasi. Seorang ilmuwan Fermilab menyamakannya dengan kucing domestik yang berubah menjadi jaguar dan kemudian menjadi harimau sebelum kembali ke bentuk aslinya.
Mengamati bagaimana neutrino berubah dalam jarak yang jauh antara Illinois dan South Dakota akan membantu para ilmuwan lebih memahami osilasi ini dengan memberi mereka pandangan yang lebih lengkap daripada eksperimen NOvA sejauh 500 mil yang dilakukan Fermilab saat ini antara Illinois dan Minnesota.
Sinar neutrino DUNE akan bergerak dari Fermilab sejauh 800 mil melintasi Bumi ke detektor jauh di Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford. Fermilab DUNA
Melakukan semua ini satu mil di bawah tanah akan melindungi partikel halus yang berosilasi dari sinar kosmik energik yang menyinari permukaan bumi setiap detik dan dapat mengganggu data.
Memecahkan misteri alam semesta
Para ilmuwan berharap dapat menggunakan DUNA untuk menjawab tiga pertanyaan utama: mengapa alam semesta terdiri dari materi dan bukan antimateri, apa yang terjadi jika sebuah bintang runtuh dan proton meluruh?
“Tepat setelah Big Bang, materi dan antimateri tercipta dalam jumlah yang hampir sama,” kata Bishai. Namun saat ini, berdasarkan apa yang diketahui para ilmuwan, alam semesta hampir seluruhnya terdiri dari materi.
“Mengapa kita berakhir dengan alam semesta materi, bukan alam semesta antimateri?” dia menambahkan.
Sinar DUNE dirancang untuk menghasilkan neutrino dan antineutrino – sejenis antimateri. Melihat osilasi pada masing-masing jenis dapat membantu para ilmuwan mengetahui apa yang terjadi pada semua antimateri.
Proyek ini juga siap untuk fisika supernova, kata Bishai.
Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford terletak di bekas tambang emas. Stephen Kenny, Fasilitas Penelitian Bawah Tanah Sanford
Pada tahun 1987, para astronom menyaksikan supernova terang meledak lebih dekat dibandingkan ledakan mana pun dalam 400 tahun terakhir. Dengan detektor yang ada pada saat itu, mereka hanya mampu mendeteksi sekitar beberapa lusin neutrino.
Ada kemungkinan 40 persen bintang lain di dekatnya akan meledak dalam dekade berikutnya, kata Bishai, dan Fermilab berharap setidaknya salah satu detektornya di South Dakota akan berfungsi tepat waktu.
Detektor prototipe, bagian dari eksperimen protoDUNE, di CERN. Maximilien Brice/CERN
Detektor sebesar itu dapat menangkap ribuan neutrino dan memberikan wawasan tentang bagaimana lubang hitam dan bintang neutron terbentuk.
Terakhir, para ilmuwan belum melihat peluruhan proton, namun teori memperkirakan hal tersebut akan terjadi. Proton adalah partikel kecil bermuatan positif yang merupakan bagian dari inti atom.
Pengamatan peluruhan proton mempunyai implikasi terhadap keyakinan Albert Einstein bahwa satu teori dapat menyatukan semua gaya di alam.
Jika proton meluruh, dibutuhkan waktu sekitar 10 miliar, triliun, triliun tahun. Namun detektor neutrino dapat mencari tanda-tanda peluruhan proton yang berbeda, kata Bishai. “Kami akan memiliki kesempatan untuk melihatnya jika teori-teori besar yang terpadu ini benar.
Sebuah proyek ambisius
Saat ini terdapat beberapa proyek neutrino di seluruh dunia, termasuk Kompleks Penelitian Akselerator Proton Jepang (J-PARC) dan Organisasi Penelitian Nuklir Eropa (CERN).
Apa yang membuat DUNE unik adalah penggunaan argon dan jarak yang jauh antara detektor dekat dan jauhnya.
Detektor uji neutrino ProtoDUNE dibuat di CERN. Empat perangkat serupa pada akhirnya akan ditempatkan di bawah tanah sebagai bagian dari proyek DUNE. Jim Shultz/Fermilab DUNE
Scientific American melaporkan pada tahun 2022 bahwa proyek tersebut mengalami kekurangan anggaran dan waktu. Seharusnya memiliki empat detektor argon, tetapi akan dimulai dengan dua.
Detektor pertama bisa diluncurkan pada akhir tahun 2028, kata Bishai, dan detektor kedua akan diluncurkan pada tahun depan. Ini akan dilakukan jika terjadi ledakan supernova, tetapi sebagian dari pancarannya baru akan siap pada tahun 2031.
Namun Bishai berpendapat proyek ini telah mencapai salah satu keberhasilan terbesarnya, yaitu kolaborasi sekitar 1.400 orang dari 36 negara. “Ini ilmu pengetahuan yang besar,” katanya. “Ini juga merupakan ilmu pengetahuan internasional yang hebat.”
+ There are no comments
Add yours