Cilj opravdava sredstvo: 1.600 metara pod zemljom spremaju se uloviti neuhvatljive čestice

U srcu starog rudnika zlata u Južnoj Dakoti u Sjedinjenim Američkim Državama, radnici su godinama uklanjali stijenu na dubini od 1.520 metara, gotovo dvostruko većoj od visine Burj Khalife.

Prema Udruzi za podzemnu gradnju, koja je projektu dodijelila nagradu za projekt godine 2026., timovi su uklonili više od 800.000 tona stijena s ove ekstremne dubine.

Rezultat su dvije goleme pećine, svaka široka 20 metara, visoka 28 metara i duga 150 metara. Unutar njih znanstvenici će instalirati najveći svjetski podzemni kriogeni sustav za detekciju čestica zvanih neutrini.

Najimpresivnije je da su tijekom cijelog iskopavanja radnici ostvarili 1.135.105 sati bez ijedne nezgode s izgubljenim radnim vremenom.

Čestice koje prolaze kroz sve

Neutrini su najneuhvatljivije čestice u svemiru. Svake sekunde trilijuni njih prolaze kroz ljudsko tijelo, a da se to uopće ne primijeti.

Nemaju električni naboj, gotovo nemaju masu i rijetko stupaju u interakciju s materijom. Neutrino može proći kroz cijelu Zemlju od jednog do drugog kraja bez sudara.

Kako bi ih otkrili, znanstvenicima je potrebna potpuna izolacija. Svako kozmičko zračenje koje dopre do površine stvara lažne signale, pa detektor mora biti zaštićen slojem od 1.520 metara stijene – prirodnim štitom od kozmičke buke.

Zbog toga su pećine iskopane u Podzemnom istraživačkom objektu Sanford (SURF), bivšem rudniku zlata u Leadu u Južnoj Dakoti.

Radnici su uklonili 800.000 tona stijena s dubine od 1.520 metara – što je ostvareno tijekom više od 1,1 milijun sati rada bez ozbiljnijih nesreća.

Dvije pećine veličine jumbo jeta

Svaka pećina mjeri 20 metara širine, 28 metara visine i 150 metara dužine. Za usporedbu, Boeing 747 dug je oko 70 metara – svaka pećina može primiti više od dva takva zrakoplova jedan uz drugi.

Razmjeri su još impresivniji kada se uzme u obzir da je sve izvedeno gotovo 1,6 kilometara ispod površine.

Uklonjeni materijal transportiran je kroz vertikalna okna na površinu. Sustav za rukovanje stijenama obnovljen je i proširen iz povijesne infrastrukture rudnika zlata Homestake, koji je radio od 1876. do 2002. godine.

Najveći podzemni kriogeni sustav na svijetu

U pećinama će se nalaziti detektori za projekt DUNE - Deep Underground Neutrino Experiment, koji vodi Fermilab, vodeći američki laboratorij za fiziku čestica.

Unutar svake pećine nalazit će se golemi spremnici ispunjeni tekućim argonom na -186 °C. Kada neutrino stupi u interakciju s atomom argona, što je iznimno rijedak događaj, detektor bilježi nastali energetski bljesak.

Cijeli sustav bit će najveći podzemni kriogeni detektor na svijetu. Nijedan prethodni eksperiment nije pokušao nešto ovakvih razmjera pod zemljom.

1,1 milijun sati bez nezgode

U podzemnim građevinskim projektima na ovoj dubini nesreće su česte zbog visokih temperatura stijena, pritiska, ograničene ventilacije i zatvorenog prostora.

Ipak, timovi LBNF/DUNE ostvarili su 1.135.105 sati rada bez ijedne nezgode s izgubljenim radnim vremenom – rezultat koji je impresionirao inženjersku zajednicu.

Ovaj uspjeh bio je jedan od ključnih razloga za dodjelu nagrade za projekt godine 2026.

Radnici su radili u ekstremnim uvjetima: visokim temperaturama uzrokovanima geotermalnom toplinom stijena, stalnoj prašini i izolaciji rada gotovo dva kilometra ispod površine.

Zašto je lov na neutrine važan

Iako djeluju apstraktno, neutrini mogu pomoći u rješavanju najvećih misterija fizike.

Znanstvenici pokušavaju utvrditi zašto je svemir građen od materije, a ne od antimaterije. Ako se neutrini i antineutrini ponašaju različito, što DUNE može izmjeriti, to bi moglo objasniti zašto uopće postojimo.

Neutrini nastaju i u eksplozijama supernova, pa njihovo otkrivanje može poslužiti kao sustav ranog upozorenja na takve kozmičke događaje.

DUNE će slati snop neutrina iz Fermilaba u Illinoisu do pećina u Južnoj Dakoti – kroz Zemljinu koru na udaljenosti od 1.300 kilometara, bez ikakvog tunela ili kabela.

Od rudnika zlata do znanstvene budućnosti

Rudnik Homestake proizvodio je zlato 126 godina. Nakon zatvaranja 2002., činilo se kako će biti napušten.

Međutim, njegova dubina od 1.520 metara učinila ga je idealnim mjestom za laboratorij fizike čestica.

Ovaj projekt pokazuje kako se napuštena industrijska infrastruktura može prenamijeniti za vrhunsku znanost. Sustavi ventilacije, pumpanja vode i transporta materijala modernizirani su, a iskustvo lokalnih rudara integrirano u znanstveni projekt, piše N1.