In een voormalige mijn in Lead, South Dakota zijn de graafwerkzaamheden voor de nieuwe DUNE neutrinodetector voltooid. Bij het DUNE-project van Fermilab zijn Nikhef-onderzoekers meer en meer betrokken.
Fermilab meldt dat dit jaar begonnen wordt met het opbouwen van de meetapparatuur in de drie reusachtige ruimtes op anderhalve kilometer diepte bij het Sanford Underground Research Facility.
Daarbij is meer dan 800 miljoen kilo rots afgevoerd voor een complex van zes voetbalvelden groot. De detectoren zijn zo groot als een gebouw van zeven verdiepingen en worden uiteindelijk gevuld met vloeibaar argon, waarin passerende neutrino’s nu en dan sporen achterlaten.
DUNE zou in 2028 operationeel moeten zijn. Het experiment gaat neutrino’s waarnemen die worden geproduceerd met de versneller van Fermilab in Batavia, 1300 kilometer ver weg in Illinois. Deze deeltjes vliegen dwars door de aardkost in de richting van de detector in South Dakota, waarvan er enkele een interactie met het argon aangaan.
Neutrino’s zijn bijna massaloze elementaire deeltjes die nauwelijks interactie hebben met andere materie. Ze vliegen vrijwel ongehinderd door materie. Neutrino’s bestaan in drie varianten en wisselen voortdurend van identiteit: elektron, muon en tau-neutrino’s. Fermilab gaat anti-muonneutrino’s produceren voor het experiment.
Neutrino’s vormen een essentieel onderdeel van het Standaardmodel van de deeltjesfysica. Hun eigenschapen zijn nog altijd raadselachtig, ook omdat ze zo moeilijk te meten zijn. Zo zijn hun massa’s en massaverhoudingen niet goed bekend.
DUNE gaat de eigenschappen van de deeltjes in detail bestuderen. Aan het project nemen inmiddels 200 instellingen in 36 landen deel, waaronder ook onderzoekers van Nikhef. Nikhef is al langer nauw betrokken bij ProtoDUNE, een voorbereidend project op CERN in Genève, zegt projectleider Paul de Jong.
Voor DUNE ziet Nikhef vooral kansen bij de bouw van de zogenoemde near detector bij Fermilab, om de neutrinobundels te karakteriseren die daarna in South Dakota in de far detector worden opgepikt. Promovenda Marjolein Van Nuland-Troost werkte vorige jaar een maand mee aan het prototype voor de argon-detector op Fermilab.
Bij het werk zijn bij Nikhef vooral onderzoekers betrokken van de sectie Neutrino Physics, die bijvoorbeeld ook de KM3NeT neutrinodetector in de Middellandse Zee bouwt en gebruikt. Daarin worden kosmische neutrino’s bestudeerd.
