University of Oxfords avdelning för fysik kommer att spela en avgörande roll i en flaggskepps global vetenskaplig anläggning som kan förändra vår förståelse av universum.

Storbritannien investerar 65 miljoner pund i initiativet, som kommer att ha sitt säte i USA och kan säkra Storbritanniens ställning som den valda internationella forskningspartnern.

Brittiska universitet och vetenskapsminister Jo Johnson undertecknade idag avtalet med US Energy Department om att investera summan i Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) och Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). DUNE kommer att studera egenskaperna hos mystiska partiklar som kallas neutrinoer, vilket kan hjälpa till att förklara mer om hur universum fungerar och varför materia överhuvudtaget existerar.

Storbritanniens Science and Technology Facilities Council (STFC) kommer att hantera Storbritanniens investeringar i den internationella anläggningen, att ge brittiska forskare och ingenjörer chansen att ta en ledande roll i hanteringen och utvecklingen av DUNE-fjärrdetektorn och LBNF-strållinjen och tillhörande PIP-II-acceleratorutveckling.

LBNF kommer att vara världens mest intensiva högenerginutrino-stråle. Det kommer att skjuta neutriner 1300 km från Fermilab i Illinois mot 70, 000 ton DUNE -detektor vid Sanford Underground Research Facility (SURF) i South Dakota för att studera neutrinooscillationer. En gång konstruerad, det kommer att fungera i minst 15 år med ett brett och spännande vetenskapsprogram.

Professor Ian Shipsey, Head of Particle Physics på Oxford, sade:'Neutrinos är den näst vanligaste partikeln i universum och ändå vet vi idag mer om den nyligen upptäckta Higgs -partikeln än vi gör om neutrinoer. Mycket av det vi vet, dock, har noggrant sammanfogats under många år i mycket smarta neutrinoxperiment där Oxford -fysiker har spelat en ledande roll.

'Jag är glad över att det avtal som just tecknats mellan USA och Storbritannien kommer att göra det möjligt för många brittiska fysiker, inklusive mina briljanta Oxford -kollegor och neutrinoexperter professor Giles Barr och professor Alfons Weber att fortsätta att lära sig mer om neutriner genom deltagande i vad som utan tvekan är det mest ambitiösa experimentet som ännu har gjorts för att studera dem '.

Prof. Alfons Weber, Storbritanniens huvudutredare för projektet, sa:'Det här är en dröm som går i uppfyllelse. Vi har arbetat hårt under de senaste åren för att utveckla de tekniker som behövs för att kunna bygga detta experiment. Våra partners i norr har koncentrerat sig på avläsningsstrukturerna, medan vi i Oxford har tagit ledningen i utvecklingen av datainsamlingssystemet.

'Vi har ett utmärkt team som kom med innovativa lösningar. Dessa detektorer måste vara enorma eftersom neutrinoer interagerar så sällan. Du måste optimera kostnaden så att vi kan bygga den största möjliga detektorn, men samtidigt måste den vara tillräckligt känslig för att fortfarande kunna mäta dessa svaga interaktioner. Jag organiserar nu en designstudie för att specificera den närmaste detektorn, vilket är ett viktigt verktyg för att karakterisera neutrino -strålen och interaktioner. '

Professor Giles Barr har lett de datainhämtande designgruppen för det internationella projektet under de senaste fyra åren. Under hans ledning, samarbetet har utvecklat koncept för att hantera den stora datamängden från denna 70, 000 ton detektor. Han har övervakat den första implementeringen och testerna och är nu starkt involverad i idrifttagandet av den senaste fullskaliga prototypen vid en teststråle på CERN. Kommenterar om hans roll i experimentet, Han sa:"Det är spännande att arbeta med människor både lokalt och internationellt som har expertis och fantasi för att pressa ut maximal prestanda från några mycket högteknologiska, moderna elektronikkomponenter.

'Detektorn kommer att generera över en TeraByte av rådata varje sekund i mer än 20 år och det är vårt jobb att hitta och behålla de delar av data som visar neutrinoerna som interagerar i detektorn - "nålen i höstacken".

Det brittiska forskarsamhället är redan en stor bidragsgivare till DUNE -samarbetet, med 14 brittiska universitet och två STFC -laboratorier som tillhandahåller nödvändig expertis och komponenter till experimentet och anläggningen. Detta sträcker sig från målet för högeffektiv neutrino-produktion, avläsningsplanen och datainsamlingssystemen till rekonstruktionsprogramvaran.

En aspekt DUNE -forskare kommer att leta efter är skillnaderna i beteende mellan neutrinoer och deras antimateria -motsvarigheter, antineutrinos, som kan ge oss ledtrådar om varför vi lever i ett materiedominerat universum-med andra ord, varför vi alla är här, istället för att ha förintats strax efter Big Bang. DUNE kommer också att titta på neutrinoer som produceras när en stjärna exploderar, som kan avslöja bildandet av neutronstjärnor och svarta hål, och kommer att undersöka om protoner lever för evigt eller så småningom förfaller, för oss närmare att uppfylla Einsteins dröm om en stor enhetlig teori.

DUNE -experimentet kommer att locka studenter och unga forskare från hela världen, hjälpa till att fostra nästa generation av ledare inom området och att behålla den högkvalificerade vetenskapliga arbetskraften över hela världen.