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为何正物质比反物质多?美国要在千米深的废金矿里做个大实验(2)

2017-07-25 09:04:19    澎湃新闻  参与评论()人

不过,兰丁表示,在地下建筑行业,这只是一个中到中大型的项目,这座矿的岩体应力条件不错,能够减少在开挖过程中发生断裂或移位的风险。

运进7万吨液氩

挖掘工作完成后,工作人员还要运进以百万升计的液氩。氩是单原子分子,单质为无色、无臭和无味的气体,氩的化学性极不活泼。

把几百万升液氩运进去,在工程学上是个大挑战。他们需要建造一些储存液氩的钢罐,钢罐的内胆是一层薄薄的波纹钢板构成,外面包裹一层厚厚的绝缘层和一个外钢支撑结构。这种膜冷冻技术,常用于轮船运输液化天然气。不过,在千米深的地底下,这可比建造油轮难多了。

 “能够下矿井的单块钢板尺寸是有限的,所以我们需要设计一个能将钢板一块块地拴在一起,并且同时承受住液氩压力的东西。”费米实验室的物理学家兼DUNE技术协调员埃里克•詹姆斯(Eric James)说道。

把液氩送到实验室也不是一件容易的事。由卡车运输的话,每次20吨,一共要运输3500次。费米实验室的机械工程师兼LBNF采购经理特洛伊•拉克(Troy Lark)表示,“所有的液氩供应商都在墨西哥湾沿岸和东海岸,因此,怎么把大量液氩带到南达科他州是个棘手的问题。”

费米实验室和金矿相距13千米

拉克称,“基于在1480米管道底部的巨大压力,直接把液氩运送到地下是不可能的。” 因此,工人们通过管道输送气态的氩,并在地底下,用-185.8℃的低温下将其重新凝结。蒙塔纳估计,用液氩填充四个模块需要7个月到1年左右的时间。在美国南达科他州的霍姆斯特克金矿山,民用设施和基础设施的建设工作十分昂贵。美国能源部2018年度财政预算要求将这两项的费用控制在3.98亿美元。内核硬件仍未获批

不过,DUNE项目的内核尚未得到能源部的批准。詹姆斯表示,费米实验室和欧洲核子研究中心的研究人员仍然在进行原型探测器的研究和设计,他们希望在2019年前得到启动探测器硬件建设的批准,并在2024年前完成建造。詹姆斯还提到,美国将承担该探测器25%的成本费用。

中微子是一种基本粒子,电中性,质量极小,在自然界广泛存在。由于与其他物质的相互作用十分微弱,中微子时常被忽略,但实际上每秒钟通过我们眼睛的中微子数量数以亿计。它有三种类型,电子中微子、μ中微子和τ中微子,可以进行互相变形和震荡。2015年,诺贝尔物理学奖授予中微子振荡现象的发现者,这一现象揭开了中微子“神秘失踪”之谜。

通过发射μ中微子到地下检测器中,物理学家可以勾画出中微子震荡的本质,将此前的理论放在实验中推敲。

中国主导的大亚湾核反应堆中微子振荡实验,同样是一个多国参与的大型粒子物理项目。大亚湾曾于2012年发现一种中微子振荡新模式,并获得2016年的国家自然科学一等奖。