Grävarbetare har gjort klart ut det framtida hemmet för de gigantiska partikeldetektorerna för det internationella Deep Underground Neutrino Experiment. De tre kolossala grottorna ligger en mil under ytan och utgör kärnan i en ny forskningsanläggning som sträcker sig över ett underjordiskt område som är ungefär lika stort som åtta fotbollsplaner.
Värd av det amerikanska energidepartementets Fermi National Accelerator Laboratory kommer DUNE-forskare att studera beteendet hos mystiska partiklar som kallas neutriner för att lösa några av de största frågorna om vårt universum. Varför består vårt universum av materia? Hur skapar en exploderande stjärna ett svart hål? Är neutriner kopplade till mörk materia eller andra oupptäckta partiklar?
Grottorna ger plats för fyra stora neutrinodetektorer - var och en ungefär lika stor som en sjuvåningsbyggnad. Detektorerna kommer att fyllas med flytande argon och registrera neutrinos sällsynta interaktion med den genomskinliga vätskan.
Trillioner neutriner färdas genom våra kroppar varje sekund utan att vi ens vet om det. Med DUNE kommer forskare att leta efter neutriner från exploderande stjärnor och undersöka beteendet hos en stråle av neutriner som produceras vid Fermilab, som ligger nära Chicago, cirka 800 miles öster om de underjordiska grottorna.
Strålen, producerad av världens mest intensiva neutrinokälla, kommer att färdas rakt genom jord och sten från Fermilab till DUNE-detektorerna i South Dakota. Ingen tunnel behövs för neutrinos väg.
"Slutförandet av utgrävningen av dessa enorma grottor är en betydande prestation för detta projekt", säger USA:s projektchef Chris Mossey. "Att slutföra detta steg förbereder projektet för installation av detektorerna som börjar senare i år och för oss ett steg närmare mot att uppfylla visionen om att göra denna underjordiska anläggning i världsklass till verklighet."
Ingenjörs-, konstruktions- och utgrävningsteam har arbetat 4 850 fot under ytan sedan 2021 vid Sanford Underground Research Facility, hem för South Dakota-delen av DUNE. Byggpersonal demonterade tung gruvutrustning och, bit för bit, transporterade den under jorden med hjälp av ett befintligt schakt.
Under jord monterade arbetare ihop utrustningen och arbetare tillbringade nästan två år med att spränga och ta bort sten. Närmare 800 000 ton sten grävdes ut och transporterades från underjorden till ett expansivt före detta gruvområde ovan jord, känt som Open Cut.
Arbetare kommer snart att börja utrusta grottorna med de system som behövs för installationen av DUNE-detektorerna och den dagliga driften av forskningsanläggningen. Senare i år planerar projektgruppen att påbörja installationen av den isolerade stålkonstruktionen som ska hålla den första neutrinodetektorn. Målet är att ha den första detektorn i drift före slutet av 2028.
"Färdigställandet av de tre stora grottorna och alla sammankopplade drivor markerar slutet på en riktigt stor grävning. Gräventreprenören upprätthöll ett exemplariskt säkerhetsrekord och arbetade över en miljon timmar utan en olycka med förlorad arbetstid. Det är en stor prestation i denna tunga byggindustrin", säger Fermilabs Michael Gemelli, som ledde utgrävningen av grottorna av Thyssen Mining.
"Framgången för denna fas av projektet kan tillskrivas det säkra, hängivna arbetet från grävarbetarna, den mångdisciplinerade bakgrunden hos projektingenjörerna och supportpersonalen. Vilken anmärkningsvärd prestation och milstolpe för detta internationella projekt."
DUNE-forskare är angelägna om att påbörja installationen av partikeldetektorerna. DUNE-samarbetet, som omfattar mer än 1 400 forskare och ingenjörer från över 200 institutioner i 36 länder, har framgångsrikt testat tekniken och monteringsprocessen för den första detektorn.
Massproduktion av dess komponenter har börjat. Testning av tekniken som ligger bakom båda detektorerna pågår med partikelstrålar vid det europeiska laboratoriet CERN.
Tillhandahålls av Fermi National Accelerator Laboratory
