Mehr als ein Jahrhundert, nachdem Goldgräber nach Lead in South Dakota gelockt wurden, zieht die ehemalige Homestake-Mine der Stadt Wissenschaftler an, die eine andere Art von Entdeckung anstreben. Der Bau des Deep Underground Neutrino Experiment, bekannt als Dune, soll in Kavernen etwa eine Meile unter den Black Hills beginnen.

Das Projekt umfasst den Zusammenbau von vier riesigen Detektoren aus mehr als 4.000 Tonnen Stahl. Zusammen werden sie 70.000 Tonnen flüssiges Argon aufnehmen, das auf etwa -200 °C gekühlt wird. Der Bau der Detektoren dürfte fast drei Jahre dauern, gefolgt von einem weiteren Jahr, in dem sie mit Argon gefüllt werden.

Sobald Dune in Betrieb ist, wird es Neutrinos nachweisen – nahezu masselose Teilchen, die nur selten mit Materie wechselwirken. Jede Sekunde durchqueren etwa eine Billion von ihnen den menschlichen Körper, ohne bemerkt zu werden. Das Experiment wird Neutrinos von der Sonne und von weit entfernten Sternenereignissen untersuchen sowie Teilchen, die in einem leistungsstarken Strahl vom Fermilab nahe Chicago durch etwa 800 Meilen (1.300 km) der Erde geschickt werden.

Wenn ein Neutrino mit einem Argonatom kollidiert, erzeugt es einen Lichtblitz und ein elektrisches Signal. Durch die Analyse dieser Ereignisse hoffen die Forscher, die unterschiedlichen Massen der Teilchen und ihre Fähigkeit, zwischen drei Arten zu wechseln, besser zu verstehen – ein Phänomen, das als Oszillation bekannt ist.

Die Ergebnisse könnten wichtige Fragen der Physik beantworten, darunter die Frage, warum das Universum Materie und nicht gleiche Mengen an Materie und Antimaterie enthält. Dune wird nach kleinen Unterschieden zwischen Neutrinos und Antineutrinos suchen, die helfen könnten, dieses Ungleichgewicht zu erklären. Außerdem wird das Experiment Neutrinos untersuchen, die bei Sternexplosionen und bei der Entstehung Schwarzer Löcher entstehen.

Der Standort hat eine bemerkenswerte Geschichte in der Neutrinoforschung. In den 1960er-Jahren setzte der Physiker Ray Davis tief im Inneren der Mine einen Detektor ein, um erstmals Neutrinos von der Sonne aufzuzeichnen. Nachdem die Mine 2001 geschlossen worden war, wurde sie in die Sanford Underground Research Facility umgewandelt, die heute Dune und andere Experimente beherbergt, darunter Lux-Zeplin.

Das von den USA geleitete Dune-Projekt hat internationale Partner. Großbritannien steuert Detektorkomponenten, Computersysteme und das Graphitziel bei, das zur Erzeugung des Fermilab-Neutrinostrahls verwendet wird. Wissenschaftler beschreiben die Installation als eine bedeutende ingenieurtechnische Herausforderung, vergleichbar mit dem Bau eines Schiffs unter Tage.

Für Lead bedeutet dieser Wandel eine Abkehr von der Gewinnung von Ressourcen unter der Erde hin zur Nutzung des unterirdischen Standorts zur Erforschung des Universums. Kommunalpolitiker und Forscher sagen, dass die Einrichtung neue wissenschaftliche Aktivitäten, Arbeitskräfte und Chancen in die Gemeinde bringt.

Quellen: The Guardian Science.