作者扎克·萨维茨基，费米国家加速器实验室 费米实验室的冰山粒子探测器实际上是由费米实验室主持的国际深层地下中微子实验中跟踪中微子的微型组件
冰山研究人员证实，沙丘探测器组件达到了实验成功所必需的规格
信用:赖达·哈恩，费米实验室 由费米实验室主持的国际深层地下中微子实验，或称沙丘，将是一个巨大的实验
事实上，它有来自30多个国家和五大洲的1000多名合作者，是美国有史以来最大的国际科学项目
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为了准备这次大规模的努力，粒子物理界已经采用了沙丘技术进行彻底的试驾
在过去的十年里，费米实验室的粒子探测器ICARUS、MicroBooNE和套索以及欧洲粒子物理研究所的原型沙丘探测器都以这样或那样的方式为构建和操作沙丘所需的深层背景知识做出了贡献，沙丘是一种中微子探测器，它将使用液态氩和先进的电子设备来捕捉著名的难以捉摸的粒子的通过
2019年，随着费米实验室为沙丘探测器建立了一个新的测试设施，沙丘准备工作进入了一个新的阶段:为实验研究目标而建造的集成低温恒温器和电子设备，简称冰山
密歇根大学研究冰山光子探测器的研究生罗里·菲茨帕特里克说:“沙丘的主要目标是测量和理解中微子的特殊性质，冰山是一个设施，我们可以在这里确认我们设计的探测器组件达到了沙丘成功所需的规格。”
中微子是宇宙中最丰富的物质粒子，它为粒子物理理论提供了一个有价值的试验场
它们几乎不与任何东西相互作用，它们在旅行时在三种不同的状态之间摇摆
像沙丘这样的物理实验利用中微子的特性来说明物质和反物质之间的差异，这也许可以解释为什么宇宙似乎是由物质主导的
中微子也可以告诉我们质子的寿命和沿途的黑洞形成
费米实验室加速器将发射穿过地壳800英里的地下中微子束——从伊利诺伊州的费米实验室到南达科他州的桑福德地下研究设施
在每个位置，探测器将测量光束的成分，并分析粒子在飞行过程中是如何变形的
由于中微子之间的相互作用如此微弱，探测器必须是巨大的和超灵敏的
它们本质上是巨大的液态氩桶，受到微小粒子的轰击
偶尔，其中一个中微子会与氩相互作用，产生带电粒子和光子，这两者都会被沙丘中的各种传感器探测到
冰山上的探测器实际上是追踪这些粒子的沙丘组件的微型版本
在简单测试系统功能的同时，没有必要向粒子探测器发送非常难以捉摸的中微子
当放置在地面上时，探测器还可以更稳定地接收宇宙射线的踪迹——宇宙射线是由外层空间的高能粒子撞击大气层时产生的
这个事件显示显示了在冰山低温恒温器中宇宙μ子与液态氩相互作用的三个视图
信用:冰山合作 宇宙射线信号允许物理学家用电荷跟踪和光子探测系统测试地面上的沙丘电子设备
此外，因为宇宙射线在地球表面非常丰富，比中微子更容易探测到，原型可以更小，需要的氩也更少
冰山所用的液态氩可以填满一辆皮卡的底盘
相比之下，沙丘需要足够的氩气来填充12个奥运会规模的游泳池
沙丘研究人员目前正在测试第二种新的和成熟的电子产品与冰山的组合
“科学家、工程师和技术人员共同努力，寻找不断改进冰山的方法，并保持其所有支持基础设施的运行，”费米实验室技术人员凯利·哈丁说，他在费米实验室研究所有液态氩探测器
一旦这一系列测试结束，所选的电子和光子传感器将在量产用于沙丘之前在一个原型沙丘探测器中进行测试
“到目前为止，整个冰山探测器和相关基础设施运行正常，”费米实验室科学家和冰山项目负责人谢哈尔·米什拉说
“测量结果非常好
我们看到了美丽的轨迹和探测到的光子
" 操作和维护这个和其他原型探测器的过程让科学家们为大联盟做好了准备:沙丘
如此规模的国际项目需要严格的保证检查和充分的准备
科罗拉多州立大学研究冰山粒子跟踪系统的研究生伊万·卡罗·特拉萨斯说:“冰山给了我一个弄脏手和拧螺丝的机会。”
“让我吃惊的是，像冰山这样小的探测器需要多少协调，更不用说沙丘本身了
" 从许多方面来说，冰山是沙丘的水晶球——让人们洞察它未来的障碍和需求
米什拉说:“即使通过运行微型沙丘冰山，我们也了解到了建造、操作和管理这个巨大探测器所需的很多东西。”
“冰山是全球实验室和机构的合作成果
我们依靠我们多元化的团队来应对挑战并实现我们的目标
"
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