
一群前礦工對霍姆斯特克金礦的詳細了解將有助於尋找暗物質和中微子等宇宙粒子。
霍姆斯特克金礦擁有370英里長的隧道,最深處達地下8,000英尺,曾是西半球規模最大、深度最深的金礦。在南達科他州黑山山脈小鎮利德鎮營運的126年間,該礦場為數千人提供了就業機會,並生產了價值約35億美元的黃金。但在1990年代末,金價暴跌,金礦開始虧損,每年虧損數千萬美元。該礦於2003年關閉,當時大部分員工已被解僱。
此後幾年,該地塊的未來充滿不確定性。但在2007年,美國國家科學基金會選定霍姆斯特克作為擬建的耗資8.75億美元的地下實驗室的所在地,這將是美國二十多年來的首個國家實驗室。儘管這項聯邦計畫仍在等待最終批准——而且最近的事態發展也使其前景蒙上陰影——但州政府為將該地塊用於科學研究所做的努力已經重新僱用了數十名前礦工,並振興了當地的礦業社區。
天文物理學和粒子物理學都需要地下實驗室,因為上方厚厚的岩層可以屏蔽敏感實驗免受宇宙輻射和其他背景雜訊的干擾。從零開始建造這樣一個實驗室成本極為高昂。要使這樣的項目可行,就需要利用現有的基礎設施,例如礦井。因此,在霍姆斯特克礦場宣布關閉後的兩週內,一個物理學家團隊就開始積極遊說,希望將礦井改造成地下實驗室:深層地下科學與工程實驗室(DUSEL)。
「全球地下空間都非常緊缺,」DUSEL首席研究員凱文·萊斯科指出。 2000年,萊斯科協助組織了一個關於新建地下實驗室必要性的會議。 “巧合的是,霍姆斯特克地下實驗室即將關閉的消息也恰好在那時宣布,大家一致同意將其改建成實驗室。”
採礦科學
北美其他一些著名的地下實驗室也由礦井改造而成,例如位於明尼蘇達州北部一座廢棄鐵礦內的蘇丹地下實驗室(Soudan Underground Laboratory),以及位於加拿大薩德伯里郊外克雷頓鎳礦內的SNOLAB實驗室。雖然這兩個實驗室都對週邊經濟和社區產生了影響,但它們與霍姆斯特克實驗室(Homestake)獨特的礦井到實驗室的轉型過程截然不同:蘇丹礦在改造前20年就已關閉,而克雷頓鎳礦至今仍在運作。
在利德鎮經營期間,霍姆斯特克礦業公司不僅僱用了當地幾代居民,而且從根本上建造了當地社區,包括當地的診所、娛樂中心、銀行和鐵路。利德鎮的2800名居民以及當地和州政府官員都支持將礦井改造成科學實驗室,這完全可以理解。甚至在國家科學基金會做出決定之前,該州就已經籌集了1.57億美元的資金,用於建設這個大型綜合設施的第一階段(這個由州政府資助的實驗室以慈善家T·丹尼·桑福德的名字命名為桑福德實驗室,他為該項目捐贈了7000萬美元。
即便有了這些支持,從礦山到實驗室的過渡並非簡單地交出礦山鑰匙那麼簡單。在礦場關閉到美國國家科學基金會(NSF)最終選定該計畫的這段時間裡,計畫遭遇了許多阻礙。由於這些延誤,許多原本希望加入科學中心的前礦工不得不另謀出路,從當地的木材和建築業到跨州的礦業公司,他們都選擇了其他工作。 「礦場關閉的時間越長,人們就越不相信會有轉機,」格雷格金解釋。他是少數幾個幸運兒之一,在礦山關閉期間留下來,參與了最後的礦石處理和環境清理工作。 “但很多人心裡都想著:總有一天我們會回到這裡。”
事實證明,這些人的判斷是正確的。最終,在2006年,該專案準備就緒,開始招募。迄今為止,南達科他州科學技術管理局(SDSTA)已收到超過3400份實驗室工作申請——其中2000份是在招聘公告發布前收到的——如今,122名員工中有74名是霍姆斯塔克的前員工。
該團隊在礦區累積的集體知識和經驗對礦區科學研究的準備工作起到了至關重要的作用。金就是一個很好的例子。這位53歲的老員工在霍姆斯特克礦區工作了30年,1976年從搬運岩石的臨時工做起,一步步晉升到多個部門的領導職位。他對礦區的隧道、豎井和斜井瞭如指掌,就像描述自家後院一樣自然。這些知識為他帶來了回報:如今,金是南達科他州科學技術評估研究所/桑福德實驗室的營運總監,他表示:“礦區裡發生的一切都與我息息相關。”
這是件家庭事務
在利德鎮,霍姆斯特克礦工的家族傳承三代、四代甚至五代並不罕見。例如,金的家族就深深紮根於當地社區及其採礦文化之中。他的姊妹們曾在霍姆斯特克遊客中心工作,該中心設有礦山博物館;他的一位叔叔和兩位堂兄弟都是礦工(其中一位堂兄弟在礦難中喪生)。他的父母從1958年到2000年經營利德鎮的一家雜貨店,並從1975年起經營一家餡餅店,這家店也成為了當地的烹飪聖地。餡餅是礦工們的餐食,是一種餡料豐富、以肉和馬鈴薯為主的糕點,類似義大利的卡爾佐內。這種糕點是由1930年代從英國康沃爾郡移民到美國的錫礦工人帶到美國的。金家的餡餅在利德鎮廣受歡迎,他們甚至偶爾會為桑福德實驗室和南達科他州科學技術局(SDSTA)的會議提供餐飲服務。
其他一些與霍姆斯特克礦場相關的家族關係則較不常見。 58歲的吉姆·漢哈特在霍姆斯特克礦場工作了15年,直到礦場關閉,他甚至參與了著名的戴維斯中微子探測器的維護和最終拆除工作。他原本想留在霍姆斯特克,看著它轉型為實驗室。 「我一直在關注這個項目,也對回來從事科學研究很感興趣,但當我需要工作的時候,他們還沒準備好。」因此,礦場關閉後,他前往南加州,參與了一項「尋寶」活動——尋找一條失落的地下金河(這可不是開玩笑)——的隧道挖掘工作,之後又在蒙大拿州奈伊堡附近的斯蒂爾沃特鈀利德,然後才回到礦場工作了五年。
吉姆的兒子馬克漢哈特今年29歲,他被霍姆斯特克吸引的原因則截然不同:天文物理學。馬克是南達科他礦業理工學院物理學專業的二年級研究生,他拒絕了其他幾所研究生院的錄取通知,因為DUSEL的吸引力實在太大了。如今,他正在協助建造大型地下氙實驗(LUE)的光電倍增管,這是一個將在戴維斯洞穴中建造的暗物質探測器。他希望最終能重拾他的「真愛」——無中微子β衰變,而DUSEL也計劃進行相關的實驗。
無論吸引力何在,DUSEL 的承諾是讓當地礦工和採礦傳統得以延續。
「礦場關閉真的讓我很難過,」餡餅師傅邦妮·金說,「但我知道世事難料。我很高興這裡現在有了新的發展——這對社區來說是件好事,讓大家有了盼頭,也讓全鎮看到了希望,相信這能促進當地經濟發展。”











