Trabalhadores da construção civil criaram duas cavernas colossais, cada uma com mais de 150 metros de comprimento e cerca de sete andares de altura, para os gigantescos módulos detectores de partículas do Deep Underground Neutrino Experiment, organizado pelo Fermilab. Uma terceira caverna abrigará utilidades para o funcionamento do detector. Crédito: Matthew Kapust, Centro de Pesquisa Subterrânea de Sanford
A conclusão de enormes cavernas subterrâneas para o Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) abre caminho para pesquisas inovadoras sobre neutrinos, envolvendo uma equipe internacional de mais de 1.400 cientistas e engenheiros.
Os trabalhadores da escavação terminaram de construir o futuro lar dos gigantescos detectores de partículas para a indústria internacional Experimento de neutrinos subterrâneos profundos. Localizadas a 1,6 km abaixo da superfície, as três cavernas colossais estão no centro de um novo centro de pesquisa que abrange uma área subterrânea do tamanho de oito campos de futebol.
Organizado pelo Laboratório Nacional do Acelerador Fermi do Departamento de Energia dos EUA, os cientistas do DUNE estudarão o comportamento de partículas misteriosas conhecidas como neutrinos para resolver algumas das maiores questões sobre o nosso universo. Por que nosso universo é composto de matéria? Como uma estrela explodindo cria um buraco negro? Os neutrinos estão ligados à matéria escura ou a outras partículas desconhecidas?
O papel dos detectores de neutrinos
As cavernas oferecem espaço para quatro grandes detectores de neutrinos – cada um deles do tamanho aproximado de um prédio de sete andares (veja a animação de 2 minutos abaixo). Os detectores serão preenchidos com argônio líquido e registrarão a rara interação dos neutrinos com o líquido transparente.
DUNE ajudará a fornecer uma imagem mais clara do universo e de como ele funciona. Os cientistas do DUNE perseguirão três objetivos científicos principais: descobrir se os neutrinos podem ser a razão pela qual o universo é feito de matéria; procure fenômenos subatômicos que possam ajudar a realizar o sonho de Einstein de unificação de forças; e observe os neutrinos emergindo de uma estrela em explosão, talvez testemunhando o nascimento de um Estrêla de Neutróns ou um buraco negro.
Trilhões de neutrinos viajam pelo nosso corpo a cada segundo, sem que percebamos. Com o DUNE, os cientistas procurarão neutrinos em estrelas em explosão e examinarão o comportamento de um feixe de neutrinos produzido no Fermilab, localizado perto de Chicago, cerca de 1.300 quilômetros a leste das cavernas subterrâneas. O feixe, produzido pela fonte de neutrinos mais intensa do mundo, viajará direto através da terra e das rochas do Fermilab até os detectores DUNE em Dakota do Sul. Não é necessário nenhum túnel para caminho dos neutrinos.
Conquistas de escavação e construção
“A conclusão da escavação destas enormes cavernas é uma conquista significativa para este projeto”, disse o Diretor do Projeto nos EUA, Chris Mossey. “A conclusão desta etapa prepara o projeto para instalação dos detectores que começa ainda este ano e nos aproxima um passo mais rumo à concretização da visão de tornar realidade esta instalação subterrânea de classe mundial.”
Um transportador transportou quase 800.000 toneladas de rocha, escavadas a 1,6 km de profundidade, até o Open Cut em Lead, Dakota do Sul. Crédito: Stephen Kenny, Centro de Pesquisa Subterrânea de Sanford
Equipes de engenharia, construção e escavação trabalham a 4.850 pés abaixo da superfície desde 2021 no Centro de pesquisa subterrânea de Sanfordlar da porção de DUNE em Dakota do Sul. Equipes de construção desmontou equipamentos pesados de mineração e, peça por peça, transportou-os para o subsolo usando um poço existente. No subsolo, os trabalhadores remontaram o equipamento e passaram quase dois anos explodir e remover pedra. Cerca de 800.000 toneladas de rocha foram escavadas e transportadas do subsolo para uma antiga área de mineração acima do solo conhecida como Open Cut.
Passos Futuros e Registros de Segurança
Os trabalhadores começarão em breve a equipar as cavernas com os sistemas necessários para a instalação dos detectores DUNE e para as operações diárias do centro de investigação. Ainda este ano, a equipe do projeto planeja iniciar a instalação da estrutura de aço isolada que abrigará o primeiro detector de neutrinos. O objetivo é ter o primeiro detector operacional antes do final de 2028.
Uma vista aérea de uma das grandes cavernas de Dakota do Sul, com aproximadamente a altura de um prédio de sete andares. Grandes detectores de partículas para o Deep Underground Neutrino Experiment serão colocados aqui para estudar o comportamento dos neutrinos. Espera-se que os detectores DUNE sejam o maior sistema criogênico subterrâneo do mundo. Crédito: Matthew Kapust, Centro de Pesquisa Subterrânea de Sanford
“A conclusão das três grandes cavernas e de todas as derivas interligadas marca o fim de uma escavação realmente grande. O empreiteiro de escavação manteve um histórico de segurança exemplar, trabalhando mais de um milhão de horas sem nenhum acidente com afastamento. Essa é uma grande conquista nesta indústria de construção pesada”, disse Michael Gemelli, do Fermilab, que gerenciou a escavação das cavernas pela Thyssen Mining. “O sucesso desta fase do projeto pode ser atribuído ao trabalho seguro e dedicado dos trabalhadores da escavação, à formação multidisciplinar dos engenheiros do projeto e ao pessoal de apoio. Que conquista e marco notável para este projeto internacional.”
Os cientistas do DUNE estão ansiosos para iniciar a instalação dos detectores de partículas. A colaboração DUNE, que inclui mais de 1.400 cientistas e engenheiros de mais de 200 instituições em 36 paísestestou com sucesso a tecnologia e o processo de montagem do primeiro detector. Produção em massa de seus componentes começou. Teste das tecnologias subjacentes a ambos os detectores está em andamento usando feixes de partículas no laboratório europeu CERN.
