为什么会有什么？一个大问题需要一个大实验
LBNF-DUNE项目的范围接近荒谬。
代表30个国家160多个机构的大约1000名科学家正在研究一种装置，该装置将发射一束神秘的、身份变化的粒子，穿过固体地球800英里，希望能更好地解决一些最令人困惑的科学问题。
他们正在设计和建造美国能源部费米国家加速器佳博体育在一份新闻稿中描述的美国有史以来最大的中微子实验。
费米佳博体育于7月21日在南达科他州铅市附近的地下一英里处举行了奠基仪式，这是长基线中微子设施（LBNF）的所在地，该设施将容纳深地下中微子实验（DUNE）。这是一个项目的正式开始，这个项目已经计划了一段时间，预计将在2026年左右上线。
美国能源部长里克·佩里说：“这项世界领先的科学实验的开始建设是值得庆祝的，不仅因为它对经济和美国与国际伙伴的牢固关系产生了积极影响，还因为在未来的地平线上等待我们的是奇妙的发现。”“我很自豪能够支持费米佳博体育、桑福德地下研究设施和欧洲核子研究中心的努力，我们很高兴看到它向前发展。”
William & 玛丽是LBNF-DUNE合作的成员之一，有三位物理学教授，两位博士后，两位研究生和一些本科生在两个大洲工作。
物理学教授杰夫·纳尔逊（Jeff Nelson）今年夏天一直在欧洲核子研究中心（CERN）工作，这里是大型强子对撞机（Large Hadron Collider）的欧洲之家。与他一起工作的还有三位威廉与玛丽学院的本科生：18岁的凯文·纳尔逊（Kevin Nelson）、20岁的悉尼·奥斯特罗姆（Sydney Ostrom）、19岁的德文·摩尔（Devin Moore），以及物理系的研究生劳伦·列吉（Lauren Liegey）。
参与实验的威廉和玛丽人员还包括物理系副教授Michael Kordosky和Patricia Vahle，博士后Alex Radovic和Edgar Valencia，研究生Luis Zazueta Reyes，刚毕业的Ciaren Buteux ' 16以及物理系机械车间主任Will Henninger。
科尔多斯基解释说，LBNF-DUNE的主要科学目标是测量中微子的CP相。之前的实验已经缩小或确定了三种“口味”中微子的质量和混合角度，他说，了解中微子本质的最后一步是掌握CP（电荷共轭奇偶性）相的值。
对CP相的理解将使科学家们更好地理解宇宙中令人费解的物质和反物质的不平衡，这一难题暗示了一个最基本的问题：为什么会有任何东西？
Kordosky解释说，DUNE的设计目的是非常精确地测量CP相位。
他解释说：“这很重要，因为我们知道我们生活在一个由物质而非反物质主导的宇宙中。”“我们不会在夜空中看到宇宙中物质和反物质碰撞的区域。”
这并没有发生，然而标准模型——物理学家对宇宙运行的粒子和相互作用的盘点——认为应该是这样的。
“在标准模型中，物质和反物质通常表现为彼此的镜像反射，具有相反的电荷，”科尔多斯基解释说。这种性质被称为CP对称性。“考虑到这一点，在我们的宇宙中，物质多于反物质，这有点令人惊讶。”
物质和反物质粒子之间的碰撞导致相互湮灭的巨大能量释放事件。如果物质和反物质的数量相等，正如CP对称所预测的那样，物质会撞击反物质，直到什么都不剩。
有一些反物质存在，它们是由粒子碰撞和其他高能自然活动产生的，但正如科尔多斯基所说，“显然，大自然已经把拇指放在了物质-反物质的尺度上。”
他补充说，标准模型提供了拇指：一对物理常数，CP相，可能违反物质-反物质对称。LBNF-DUNE实验的主要目的是寻找违反对称性的拇指-被称为CP违反。
“在高能物理中，我们已经研究CP违反很长时间了。它首先在夸克中被研究。夸克有混合角和CP相，就像中微子一样，”科尔多斯基解释说。
物理学家在夸克中发现了CP违反，但这种影响非常小，科尔多斯基解释说，还不足以解释物质-反物质的不对称性。
“那么我们该怎么办呢？”“那么，标准模型中剩下的需要研究的地方就是轻子了，其中CP相位的值是未知的。”他说。
轻子是包括中微子在内的一组亚原子粒子，中微子是许多高能物理研究的对象。中微子是数量多得令人难以置信的基本粒子，是不断发生的事件的产物，包括（但不限于）超新星、为太阳提供动力的聚变炉和核电站。
而且中微子几乎难以置信地难以研究。首先，它们几乎从不与物质相互作用。物理学家说，中微子可以穿过一光年厚的铅砖，只有50%的机会发生相互作用。它们有三种“味道”——tau、μ子和电子，但它们会“振荡”，或者在飞行过程中改变味道。科尔多斯基解释说，对粒子振荡的更全面理解有望使物理学家掌握中微子中的CP违逆。
LBNF-DUNE实验将把费米佳博体育的粒子加速器产生的中微子束通过两个探测器发送出去。在光束源附近有一个近距离探测器在800英里外的南达科他州有一个远距离探测器。
“我们还处于真正的早期阶段，”尼尔森说，他解释说，威廉和玛丽小组的成员正在设计和制作探测器的原型，以及实验的其他方面。
欧洲核子研究中心的研究小组主要从事与远端探测器相关的研发工作，而科尔多斯基是近端探测器设计小组的联合负责人。他说，近距离探测器是科学家第一次近距离观察光束中中微子相互作用的地方。
“你希望近距离探测器的表现至少和远距离探测器一样好——如果可能的话，更好。你从这里开始；这是你的约束。这是你用来设置零假设的东西，你可以用远探测器来检验，”他解释说。
欧洲核子研究中心正在建造远端探测器的原型，科尔多斯基说，近端探测器刚刚经过白板上的草图阶段。
“我们现在正试图确定物理需求是什么。如果我们假设近地探测器综合体有一个特定的设计，那我们能做什么？”Kordosky说。“在设计过程中，我们还着手进行技术研究和开发，这将是一个独特的、前沿的科学设施，并建立国际合作来为此做出贡献。”