美國開始將 1,000 萬磅鋼材降至地下近 1 英里建置 DUNE 探測器

美國已開始將 1,000 萬磅鋼材降至地下近一英里深處，用以建造深地中微子實驗（DUNE），該實驗被廣泛視為全球最具雄心的粒子物理實驗之一。費米國家加速器實驗室（Fermilab）——美國高能粒子物理首要國家實驗室——於 5 月 7 日宣布，在南達科他州啟動該龐大中微子項目的地下探測器組裝工作。此項目與 Sanford Underground Research Facility 及 CERN 合作進行。

這些鋼梁將被運至地下深處，用於建造大型探測器模組，協助 Fermilab 工程師研究中微子——宇宙中最常見卻最難理解的粒子之一。Fermilab 主任 Norbert Holtkamp 強調此進展的重要性。「今日標誌著 DUNE 關鍵階段的開始，即在南達科他州開發遠端探測器結構，」他詳述道。新建設階段的 DUNE 匯聚全球超過 35 個國家的科學家及工程師。

一旦全面運作，它將從伊利諾伊州的 Fermilab 發射全球最強烈中微子束，穿越約 800 英里，抵達南達科他州 SURF 地下深處的探測器。歐洲核子研究中心（CERN）為該項目提供人員、專業知識及 1,000 萬磅鋼材，用於地下探測器。這是該組織首次在歐洲以外投資基礎設施。

地下鋼材安裝與探測器規格

該活動標誌著 1,000 萬磅鋼梁開始被降至地下，用以形成 DUNE 探測器。（圖片來源：Landin Burke / Fermilab）這些鋼梁將用於建造低溫槽，即大型隔熱容器，用以容納冷卻至華氏 -300 度的液態氬。這些探測器將以空前精度捕捉中微子互動。前兩個探測器模組將極其龐大，實際尺寸約為長 216 英尺、寬 62 英尺、高 60 英尺，相當於五層樓建築大小。

一旦完成，每個低溫槽將在地下近一英里深處容納約 17,000 噸液態氬。

CERN 總幹事 Mark Thomson 透露，CERN 為 DUNE 提供原型探測器及巨型低溫槽，同時美國實驗室為高亮度大型強子對撞機提供超導磁鐵。「DUNE 這一重要里程碑證明了 CERN 與美國之間強大的科學夥伴關係，」Thomson 在新聞稿中總結道。DUNE 實驗是美國能源部（DOE）科學辦公室目前支持的最大科學項目，亦是有史以來最重要的中微子實驗之一。

它將從伊利諾伊州 Fermilab 發射全球最強烈中微子束 800 英里，抵達南達科他州 SURF 地下深處的探測器。（圖片來源：Fermilab）中微子極難研究，因為它們鮮少與物質互動，每秒有數十億個中微子穿透人體而不被察覺。據 Fermilab 稱，該項目可助解答粒子物理最大謎團，包括宇宙中物質為何主導反物質，以及大爆炸後宇宙如何演化。團隊相信，此研究亦可影響國家安全、通訊及醫學成像等領域。

該項目匯聚全球超過 1,500 名科學家。目前地下安裝已啟動，Fermilab 下一重大目標是於 2031 年向 DUNE 輸送首道中微子束。