Das US-Energieministerium hat den Baubeginn für das PIP-II-Projekt, eine wesentliche Aufrüstung des Beschleunigerkomplexes des Fermi National Accelerator Laboratory, offiziell genehmigt. Das Herzstück des Projekts ist ein leistungsstarker neuer supraleitender Linearbeschleuniger, der den intensivsten hochenergetischen Neutrinostrahl der Welt ermöglichen wird.
Der Meilenstein, bekannt als Critical Decision 3, autorisiert das Projekt, mit der Beschaffung und dem Bau in vollem Umfang zu beginnen. Es baut auf der Genehmigung für einen vorläufigen Baubeginn im März 2021 auf, die die Arbeit an Schlüsselelementen ermöglichte, die längere Vorbereitungszeiten erforderten. Dazu gehörten Spitzentechnologien wie supraleitende und Hochleistungs-Hochfrequenzsysteme und -instrumente.
„Wir freuen uns, diesen entscheidenden Schritt für PIP-II erreicht zu haben“, sagte Lia Merminga, Fermilab-Direktorin und ehemalige PIP-II-Projektleiterin. „Unser Team auf der ganzen Welt hat unermüdlich daran gearbeitet, sich auf diesen Moment vorzubereiten. Die Planung hat sich ausgezahlt, und wir freuen uns darauf, in die Bauphase einzusteigen, da wir wissen, dass dadurch unglaubliche neue Wissenschaften möglich werden.“
Von entscheidender Bedeutung für den Erfolg von PIP-II sind seine Partner auf der ganzen Welt; PIP-II ist der erste Teilchenbeschleuniger, der auf US-amerikanischem Boden mit bedeutenden Beiträgen internationaler Mitarbeiter gebaut wurde. Institutionen in Frankreich, Indien, Italien, Polen, dem Vereinigten Königreich und den Vereinigten Staaten werden ihr Fachwissen und ihre Fähigkeiten in der supraleitenden Hochfrequenz und den damit verbundenen Technologien zusammenbringen, um den hochmodernen Teilchenbeschleuniger bei Fermilab zu bauen.
Wenn PIP-II abgeschlossen ist, wird Fermilab in der Lage sein, Protonenstrahlen mit mehr als 1 Megawatt zu erzeugen – 60 Prozent mehr als die derzeitigen Möglichkeiten. Der vielseitige Beschleuniger wurde entwickelt, um eine Vielzahl von Forschungsarbeiten zu unterstützen, und wird in der Lage sein, kundenspezifische Protonenstrahlen zu verschiedenen Experimenten zu senden.
Eine entscheidende Verwendung des Strahls wird darin bestehen, Neutrinos für das internationale Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) zu erzeugen, das von Fermilab veranstaltet wird. Mehr als 1.000 Forscher, die an DUNE arbeiten, werden diese schwer fassbaren Teilchen untersuchen, die Hinweise auf die Entwicklung unseres Universums und mehrere langjährige Geheimnisse der Physik enthalten könnten.
„Die Beschleuniger von Fermilab trieben Experimente voran, die in den letzten 50 Jahren bedeutende Durchbrüche erzielten“, sagte Nigel Lockyer, ehemaliger Direktor von Fermilab. „Der formelle Baubeginn für PIP-II bedeutet, dass wir der Verbesserung unserer Einrichtungen und der Unterstützung der nächsten 50 Jahre physikalischer Entdeckungen einen Schritt näher gekommen sind.“
Neben der Überholung einiger der bestehenden Beschleuniger des Labors wird PIP-II einen leistungsstarken neuen supraleitenden Beschleuniger am Anfang der Beschleunigerkette installieren. Der einzigartige erste Abschnitt wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, den Strahl für mehrere Experimente anzupassen, die gleichzeitig betrieben werden. Der Beschleuniger wird auch neue Fortschritte in der künstlichen Intelligenz und im maschinellen Lernen nutzen, um den Strahl schnell, zuverlässig und mit minimalem menschlichen Eingriff zu liefern.
PIP-II soll Ende der 2020er Jahre abgeschlossen sein, und das Projekt hat bereits mehrere Meilensteine erreicht. Der Bau des Gebäudes, das die kryogene Anlage beherbergen wird – ein wichtiger Sachbeitrag einer PIP-II-Partneragentur, des indischen Atomenergieministeriums – und die Versorgungseinrichtungen für den supraleitenden Beschleuniger sind im Fermilab fast abgeschlossen, und erfolgreiche Tests im PIP- II Injector Test Facility validierte kritische Technologien und demonstrierte die außergewöhnliche Leistung von zwei Kryomodulen, den Bausteinen des Beschleunigers.
„Die erfolgreiche Überprüfung zeigt einmal mehr, dass Fermilab bereit ist, weltweit führend in der beschleunigerbasierten Neutrinoforschung zu sein, und PIP-II wird einen wesentlichen Beitrag zum Prestige des Labors leisten. Das Energieministerium freut sich auf die jahrzehntelangen Entdeckungen, die wird durch dieses Beschleuniger-Upgrade ermöglicht“, sagte DOE HEP-Direktorin Harriet King.