Projeto DUNE: o que é e para que serve?

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O DUNE é um projeto de pesquisa científica de grande escala que busca explorar os mistérios dos neutrinos, partículas subatômicas fundamentais. Proposto inicialmente em 2013, o projeto passou por diversas fases de desenvolvimento e revisão até ser aprovado.

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O DUNE é um esforço internacional, envolvendo colaborações de mais de 30 países e centenas de instituições de pesquisa em todo o mundo. Este projeto inovador promete revolucionar nossa compreensão dos neutrinos e suas propriedades, abrindo portas para novas descobertas em física de partículas e cosmologia. No texto de hoje vamos entender melhor do que se trata esse projeto e sua relevância para a ciência.

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O que é o projeto DUNE?

O projeto DUNE, sigla em inglês para Deep Underground Neutrino Experiment, é um ambicioso experimento científico internacional, criado em 2013 pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos criado, dedicado ao estudo dos neutrinos. Os neutrinos são partículas subatômicas que possuem propriedades únicas e desempenham um papel fundamental na compreensão do universo.

O DUNE visa investigar uma série de questões fundamentais sobre os neutrinos e sua interação com a matéria. Ele é composto por dois detectores de neutrinos: um detector próximo, localizado nas instalações do Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory) em Illinois, e um detector distante, situado a mais de um quilômetro abaixo da superfície da Terra no Laboratório de Pesquisa Subterrânea Sanford em Dakota do Sul.

Entre os principais objetivos do DUNE estão:

• Investigar a origem da matéria: O experimento busca entender por que o universo é composto principalmente de matéria e não de antimatéria, explorando as diferenças no comportamento dos neutrinos e antineutrinos.
• Explorar estrelas de nêutrons e buracos negros: O DUNE pretende observar os neutrinos emitidos por estrelas em colapso para estudar a formação de buracos negros e estrelas de nêutrons, fornecendo insights sobre esses objetos cósmicos.
• Investigar a unificação das forças fundamentais da natureza: O projeto procura evidências do decaimento do próton, um fenômeno extremamente raro que poderia ajudar a avançar na compreensão de uma teoria unificada da matéria e energia.

Quem faz parte do projeto?

O DUNE é liderado por uma colaboração científica composta por mais de 1400 pesquisadores de mais de 200 instituições em mais de 30 países, além do CERN. O projeto envolve uma estrutura complexa de consórcios, grupos de trabalho e comitês para coordenar os esforços de pesquisa e desenvolvimento dos detectores e para garantir a participação de instituições de todo o mundo.

O projeto DUNE teve seu plano inicial apresentado em 2013, passando por uma revisão em 2015, quando o Departamento de Energia dos Estados Unidos estimou um custo de US$ 1,86 bilhão. No entanto, devido ao orçamento excedido, o projeto precisou ser revisado novamente em 2020.

O custo final estimado para a construção do DUNE foi de US$ 3,7 bilhões, aprovado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos em 16 de fevereiro de 2023. A maior parte do financiamento do projeto vem do Departamento de Energia dos Estados Unidos, com contribuições de instituições internacionais, como a Fapesp e a Unicamp no Brasil, e o Departamento de Energia Atômica da Índia.

Qual o andamento atual do projeto?

A escavação principal do projeto foi concluída em 1º de fevereiro de 2024, com as cavernas escavadas tendo o tamanho equivalente a oito campos de futebol e localizadas a uma profundidade de 1,6 km abaixo da superfície terrestre. Prevê-se que os detectores de neutrinos sejam instalados ainda este ano, com o objetivo de iniciar suas operações em 2028.

Desenvolver um campus de pesquisa moderno, localizado quase um quilômetro abaixo da superfície, em uma mina de ouro desativada estabelecida em 1877 e expandida ao longo de 125 anos, apresentou desafios significativos de design. A presença contínua de trabalhos científicos nas proximidades adicionou complexidade adicional.

A Arup, empresa que está ajudando a desenvolver os elementos subterrâneos e a infraestrutura do local, combinou sua experiência em engenharia de mineração e túneis com habilidades de design de infraestrutura civil para criar uma instalação de pesquisa científica de destaque. Quando estiver concluído, o DUNE está preparado para abordar algumas das maiores questões científicas relacionadas a partículas subatômicas, ampliando consideravelmente nosso entendimento.