Το Ηνωμένο Βασίλειο υπόσχεται 88 εκατομμύρια δολάρια σε γιγάντιο πείραμα σωματιδιακής φυσικής στις ΗΠΑ

Το Ηνωμένο Βασίλειο συμφώνησε να βοηθήσει στην κατασκευή του επόμενου μεγάλου πειράματος σωματιδιακής φυσικής στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Σε μια τελετή υπογραφής σήμερα στο Υπουργείο Εξωτερικών των ΗΠΑ στην Ουάσιγκτον, αξιωματούχοι του Ηνωμένου Βασιλείου υποσχέθηκαν να δαπανήσουν 65 εκατομμύρια ₤ - περίπου 88 εκατομμύρια δολάρια - σε βασικά εξαρτήματα για το προτεινόμενο πείραμα νετρίνου βαθιού υπόγειου (DUNE), έναν ανιχνευτή σωματιδίων που βρίσκεται σε εγκαταλελειμμένο χρυσωρυχείο στο Lead της Νότιας Ντακότα. Τον περασμένο μήνα, οι ερευνητές άρχισαν να σκάβουν τα τέσσερα τεράστια σπήλαια που θα φιλοξενήσουν τον τεράστιο αρθρωτό ανιχνευτή.

Η συμφωνία "μας εμπλέκει σε ένα από τα πιο συναρπαστικά νέα πειράματα φυσικής στον κόσμο", δήλωσε ο Jo Johnson, υπουργός πανεπιστημίων, επιστήμης, έρευνας και καινοτομίας του Ηνωμένου Βασιλείου, στο Science Γνώστης. "Είμαστε στην ευχάριστη θέση να είμαστε μέρος του."

Αν και η συνεισφορά του Ηνωμένου Βασιλείου αντιπροσωπεύει ένα μικρό κλάσμα του συνολικού κόστους του πειράματος, ο χρονισμός του θα έχει τεράστιο αντίκτυπο στην προσπάθεια, την οποία οι Ηνωμένες Πολιτείες προσπαθούν να διεθνοποιήσουν, λέει ο Edward Blucher, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο στο Ιλινόις και συνεκπρόσωπος της 1020μελούς συνεργασίας DUNE. «Είναι όπως κάθε άλλη επένδυση», λέει. «Οι πρώτοι επενδυτές δίνουν στους άλλους εμπιστοσύνη ότι το έργο θα προχωρήσει». Οι υπεύθυνοι του έργου ελπίζουν να προσελκύσουν συνεισφορές από άλλα έθνη τα επόμενα χρόνια.

Το DUNE στοχεύει να αποκρυπτογραφήσει τις ιδιότητες των αόριστων υποατομικών σωματιδίων που ονομάζονται νετρίνα. Σχεδόν χωρίς μάζα και ελάχιστα αλληλεπιδρώντας με άλλη ύλη, τα νετρίνα διατίθενται σε τρεις τύπους —ηλεκτρόνιο, μιόνιο και ταυ—ανάλογα με τις αλληλεπιδράσεις των σωματιδίων στις οποίες γεννιούνται. Καθώς τα σωματίδια κλείνουν με φερμουάρ σχεδόν με ταχύτητα φωτός, μπορούν να αλλάξουν τύπο, σε ένα φαινόμενο γνωστό ως ταλάντωση νετρίνων. Από το 1999, φυσικοί στην Ιαπωνία, την Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν μελετήσει αυτή τη μορφοποίηση πυροβολώντας νετρίνα από εργαστήρια επιταχυντών σωματιδίων σε μακρινούς ανιχνευτές.

Το DUNE στοχεύει να είναι το οριστικό πείραμα νετρίνων που βασίζεται σε επιταχυντή. Τα νετρίνα που εκτοξεύθηκαν από 1300 χιλιόμετρα μακριά στο Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντών Fermi (Fermilab) στη Μπαταβία του Ιλινόις, θα καθόριζε τις παραμέτρους στη θεωρία των φυσικών για τέτοιες ταλαντώσεις και θα αναζητούσε ασυνέπειες που θα μπορούσαν να υποδεικνύουν νέα φυσική. Θα μπορούσε επίσης να συγκρίνει τους ρυθμούς με τους οποίους ταλαντώνονται τα νετρίνα και τα αντινετρίνα, αναζητώντας μια διαφορά που θα μπορούσε να εξηγήσει πώς το βρεφικό σύμπαν παρήγαγε πολύ περισσότερη ύλη από την αντιύλη.

Οι ερευνητές ελπίζουν να ξεκινήσουν την κατασκευή του ανιχνευτή DUNE το 2019 και να τον ολοκληρώσουν το 2024. Αλλά είναι μόνο ένα κομμάτι του έργου. Τα υπόλοιπα—η δέσμη νετρίνων στο Fermilab, η υποδομή στη Νότια Ντακότα και οι κρυοστάτες που θα χωρούν 70.000 μετρικούς τόνους υγρού αργού—είναι ονομαστικά μέρη του συνεργάτη της DUNE, της Εγκατάστασης Νετρίνων Μακράς Βάσης (LBNF). Το LBNF/DUNE θα χρηματοδοτηθεί κυρίως από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, το οποίο προβλέπει συνολική δαπάνη 1,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων. Αυτή η συνεισφορά θα κάλυπτε το 75% του κόστους του LBNF και το 25% του κόστους του DUNE, λέει ο Blucher. Το ίδιο το DUNE θα κοστίσει περίπου 480 εκατομμύρια δολάρια, λέει - η αποτίμηση του ποσού είναι δύσκολη επειδή οι Ηνωμένες Πολιτείες και άλλες χώρες κάνουν τους λογαριασμούς τους διαφορετικά. Οι ερευνητές του Ηνωμένου Βασιλείου θα δημιουργήσουν βασικά εσωτερικά στοιχεία για το DUNE καθώς και μέρη του συστήματος απόκτησης δεδομένων, λέει ο Blucher.

Ο Johnson σημειώνει ότι η συνεισφορά του Ηνωμένου Βασιλείου στο DUNE θα αυξήσει άλλες δραστηριότητες στη σωματιδιακή φυσική. Το Ηνωμένο Βασίλειο είναι ο δεύτερος μεγαλύτερος συνεισφέρων στο ευρωπαϊκό εργαστήριο σωματιδιακής φυσικής, CERN, κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας, με ετήσια συνεισφορά 175 εκατομμυρίων δολαρίων. Ο Johnson λέει ότι αυτή η δέσμευση δεν θα επηρεαστεί από την ένταξη του Ηνωμένου Βασιλείου στο DUNE.