在南达科他州深处,一个矿山变成了一个物理实验室,矿工们重返工作岗位

对于传统采矿文化和粒子物理学而言,这确实是一个科学的“金矿”。
约翰·卡内特

一群前矿工对霍姆斯特克金矿的详尽知识将有助于搜寻暗物质和中微子等宇宙粒子。

霍姆斯特克金矿拥有370英里(约595公里)的隧道,深入地下8000英尺(约2438米),曾是西半球最大、最深的金矿。在其位于南达科他州一个黑山小镇利德(Lead)的126年运营期间,该矿为数千人提供了就业机会,产出了约35亿美元的黄金。但到了20世纪90年代末,金价大幅下跌,矿山开始亏损——每年亏损数千万美元。该矿于2003年关闭,届时大多数员工已被裁员。

该矿址的未来经历了数年的不确定性,但在2007年,美国国家科学基金会选择霍姆斯特克作为投资8.75亿美元的地下实验室的选址,这是美国二十多年来首个国家级实验室。尽管该联邦项目仍有待最终批准——而且近期发生的事态发展对其未来提出质疑——但州政府利用该址进行科学研究的努力已经重新雇佣了数十名前矿工,并振兴了当地的矿业社区。

天体物理学和粒子物理学都需要地下实验室空间,因为上方厚厚的岩层有助于保护敏感的实验免受宇宙辐射和其他背景噪音的干扰。从零开始建造这样的实验室成本过高。需要利用现有基础设施——如矿山——才能使此类项目成为可能。因此,在霍姆斯特克宣布关闭的两周内,一个物理学家团队就开始积极争取将该矿改建为地下实验室:即深层地下科学与工程实验室(DUSEL)。

DUSEL首席研究员凯文·莱斯科指出:“地下空间在全球范围内供不应求。”莱斯科在2000年协助组织了一次关于新建地下实验室需求的会议。“巧合的是,霍姆斯特克关闭的消息在那时传开,大家一致同意将其改建成一个实验室。”

为科学而采矿

北美其他著名的地下实验室,最初也曾是矿山,包括位于明尼苏达州北部一家前铁矿中的苏丹地下实验室,以及加拿大萨德伯里郊外克赖顿镍矿的SNOLAB。尽管两者都对周边经济和社区产生了影响,但它们与霍姆斯特克从矿山到实验室的独特转型方式有所不同:苏丹矿在改建前20年就已关闭,而克赖顿矿仍在运营。

在利德运营期间,霍姆斯特克矿业公司不仅雇佣了数代当地居民,还实质上建设了这个社区,包括当地的卫生诊所、娱乐中心、银行和铁路。利德的2800名居民自然支持将矿山寿命延长为科学实验室的前景,当地和州级政界人士也是如此。甚至在国家科学基金会做出决定之前,该州就已经筹集了1.57亿美元的资金,用于建造更大规模综合体的第一阶段(这个州政府资助的实验室以慈善家T.丹尼·桑福德的名字命名,他为该项目捐赠了7000万美元,已经有两个租户准备进行实验:一个无中微子双贝塔衰变项目和一个暗物质探测器。两者都将设在著名的戴维斯岩洞,那里曾是第一个用于测量太阳中微子的探测器的所在地)。

尽管有所有这些支持,从矿山到实验室的转型并非易事,在矿山关闭到国家科学基金会选址的几年间,该项目曾受到无数阻碍。由于延误,许多希望参与科学中心的退休矿工不得不去其他地方寻找工作,从当地的木材和建筑行业到跨州的矿业公司。“关闭时间越长,人们就越开始失去信心,觉得什么都不会发生,”格雷格·金说道,他是少数几个在关闭期间通过协助最终矿石处理和环境清理而得以留下来的人之一。“但很多人心中都有一个念头:总有一天我们会回来的。”

这些人最终被证明是正确的。终于,在2006年,该项目准备开始招聘。迄今为止,南达科他州科学技术局(SDSTA)已收到超过3400份在实验室工作的申请——在招聘信息公布前就收到了2000份——如今,122名员工中有74名是霍姆斯特克的前员工。

该团体在矿山的集体知识和经验对于将场地准备好进行科学研究至关重要。金就是一个很好的例子。作为一名在霍姆斯特克工作了30年的老员工,这位53岁的老人于1976年开始担任搬运岩石的日工,并一路晋升到多个部门的领导岗位。他谈论矿山的隧道、竖井和副井,就像谈论自己的后院一样。这些知识得到了回报:如今,金是SDSTA/桑福德实验室的运营总监,并指出“矿山里发生的一切都经过我的手。”

这是一个家族事业

在利德,霍姆斯特克矿工通常会跨越三代、四代甚至五代人。例如,金的家族在社区及其采矿文化中有着深厚的根基。他的姐妹们曾在霍姆斯特克旅游中心工作,其中包括矿山的博物馆,一位叔叔和两位表兄弟是矿工(其中一位表兄弟在那里因矿难去世)。他的父母从1958年到2000年拥有利德的一家杂货店,自1975年以来一直经营着馅饼店,这是当地另一家餐饮机构。馅饼是一种矿工餐,里面塞满了肉和土豆,类似意大利的折叠披萨,在20世纪30年代,来自英国康沃尔郡的锡矿工为了工作来到美国,并将它们带到了这里。金家的馅饼在利德非常受欢迎,家人甚至偶尔会为桑福德实验室和SDSTA的会议提供餐饮。

其他霍姆斯特克的家族联系则不太典型。58岁的吉姆·汉哈特在霍姆斯特克关闭前工作了15年,甚至参与了著名的戴维斯中微子探测器的维护和最终拆除。他希望在霍姆斯特克成为实验室后继续留在这里。“我一直在关注这个项目,并有兴趣回来从事科学研究,但当我需要工作时,他们还没有准备好。”所以,在矿山关闭后,他去了南加州帮助挖掘一个“寻宝”用的隧道,这是一项寻找失落的地下黄金河流的活动(说真的),然后又在蒙大拿州尼伊(Nye)附近的斯蒂尔沃特铂钯矿工作了五年,之后才回到利德。

吉姆的儿子,29岁的马克·汉哈特,则因为另一个原因被霍姆斯特克吸引:天体物理学。马克是南达科他矿业理工学院物理学二年级研究生,他拒绝了几所其他研究生院的录取,因为DUSEL的吸引力实在太大了。如今,他正在帮助为大型地下氙实验制造光电倍增管,这是一个将在戴维斯岩洞建造的暗物质探测器。他希望最终能回到他“真正的热爱”——无中微子贝塔衰变,DUSEL也计划进行相关实验。

无论是什么吸引力,DUSEL的承诺都在让当地的矿工和矿业传统得以延续。

馅饼烘焙师邦妮·金说:“我真的很伤心矿山不得不关闭。但我知道事物总要改变。我很高兴这里正在发生一些事情——这对社区来说是一件好事,让他们有所期待,也让整个镇子看到了希望,相信它将能提振该地区的经济。”

约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
约翰·卡内特
 

更多优惠、评测和购买指南

 
布鲁克·博雷尔(Brooke Borel)是《大众科学》的特约编辑,她也为 Slate、Aeon 和 NOVA Next 等杂志撰稿。她的第一本书《受感染:臭虫如何侵入我们的卧室并占领世界》(Infested: How the Bed Bug Infiltrated Our Bedrooms and Took Over the World)于 2015 年由芝加哥大学出版社出版。

© .