Das 238 Fuß (etwa 72 Meter) lange Forschungsschiff R/V Neil Armstrong ist in Duluth eingetroffen, um ein wissenschaftliches Experiment zur Detektion von Neutrinos im Oberen See durchzuführen.
Das Schiff der Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI) hat nach seiner Reise vom Heimathafen Woods Hole, Massachusetts, durch den Sankt-Lorenz-Seeweg und die Großen Seen den Clure Terminal Expansion Pier erreicht.
Neutrinos, die oft als „Geisterteilchen“ bezeichnet werden, sind winzige Elementarteilchen ohne elektrische Ladung und mit extrem geringer Masse, die Materie nahezu ungehindert durchdringen; tatsächlich bewegen sich Billionen dieser Teilchen jede Sekunde durch einen Menschen, ohne mit ihm zu interagieren.
Laut dem U.S. Department of Energy gehören sie zu den am häufigsten vorkommenden Teilchen im Universum, sind jedoch aufgrund ihrer Eigenschaften äußerst schwer nachzuweisen.
Die Untersuchung dieser Teilchen im Oberen See soll dazu beitragen, grundlegende Fragen zur Entstehung des Universums zu klären.
„Was wir hier auf dem Grund des Oberen Sees tun, ist nichts weniger als die Erforschung des Kosmos, um die Frage zu beantworten: Warum leben wir in einem von Materie dominierten Universum? Oder einfacher gesagt, warum sind wir hier?„, sagte Rob Munier, Vizepräsident für marine Einrichtungen und Betrieb bei der Woods Hole Oceanographic Institution.“”
Das Projekt, bekannt als Experimental Neutrino Detector (END), wird von der University of Minnesota-Duluth geleitet.
Die Forscher nutzen fünf etwa 30 Fuß (rund neun Meter) hohe Rahmen, die jeweils etwa 8.000 Pfund wiegen.
Jeder dieser Rahmen ist mit 18 sphärischen Sensoren bestückt, die etwa die Größe eines Strandballs haben.
Die Daten werden über Glasfaserkabel, die nicht voneinander getrennt werden können, an eine Datensammlung am Ufer übertragen.
Alec Habig, Physikprofessor an der University of Minnesota-Duluth, erklärte, dass die Sensoren genutzt werden, um Neutrinos aus diesem Strahl von Hintergrundstrahlung zu unterscheiden.
„Wir können die Punkte verbinden und sehen, dass es von hier nach hier ging, und erkennen, dass es aus der Richtung des Fermilab kommt und nicht von anderer kosmischer Strahlung, die von oben herabkommt„, so Habig.“
Die Forscher erwarten, pro Woche mehrere Neutrinos aus dem Fermilab-Strahl nachzuweisen.
Die R/V Neil Armstrong, die von etwa 22 Besatzungsmitgliedern betrieben wird, spielt eine entscheidende Rolle bei der präzisen Platzierung der Ausrüstung.
Laut Rob Munier bietet das Schiff die notwendige technische Unterstützung, um die Sensoren sicher in einer Umgebung zu platzieren, die zwar anders als der Ozean ist, aber ähnliche Herausforderungen bietet.
Die Installation erfolgt in einer Tiefe von 200 Metern unter der Wasseroberfläche, was das Projekt zur ersten Neutrino-Detektion in einem Süßwassersee macht.
Das Projekt, dessen Kosten auf mehrere zehn Millionen Dollar geschätzt werden, wird von der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) finanziert, einer Abteilung des Verteidigungsministeriums.
John Bruzzese, Programmmanager bei der DARPA, erläuterte, dass die Agentur keine spezifische Anwendung für das Projekt vorgibt, sondern die Aufgabe hat, Forschung zu fördern, um das Land auf zukünftige wissenschaftliche Entwicklungen vorzubereiten.
Die Forschung könnte theoretisch langfristig dazu beitragen, Kernreaktoren oder nuklear betriebene U-Boote durch die Detektion der von ihnen emittierten Neutrinos aufzuspüren.
Die Forschungsarbeiten sind zeitlich begrenzt, da der Neutrinostrahl des Fermilab im Februar abgeschaltet werden soll, um Platz für einen neuen Strahl zu machen, der in Richtung South Dakota gerichtet ist.
Die Sensoren selbst sollen, sobald es die Bedingungen auf dem See im Frühjahr oder Frühsommer 2027 erlauben, wieder geborgen werden.
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