СНОЛАБ
SNOLAB — канадская подземная научная лаборатория, специализирующаяся на физике нейтрино и темной материи. Расположенный на глубине 2 км под поверхностью Vale компании Крейтон никелевого рудника недалеко от Садбери , Онтарио , SNOLAB представляет собой расширение существующих объектов, построенных для первоначального эксперимента с солнечными нейтрино в Нейтринной обсерватории Садбери (SNO).
SNOLAB — это самое в мире предприятие с чистыми помещениями с глубокой эксплуатацией. класса 2000 Несмотря на то, что доступ к ней осуществляется через действующую шахту, сама лаборатория поддерживается как чистое помещение с очень низким уровнем пыли и фонового излучения . 2070-метровая (6800-футовая) покрывающая порода SNOLAB обеспечивает защиту от космических лучей на высоте 6010 метров в водном эквиваленте (МВЭ), обеспечивая низкофоновую среду для экспериментов, требующих высокой чувствительности и чрезвычайно низкой скорости счета . [1] Сочетание большой глубины и чистоты, которое обеспечивает SNOLAB, позволяет изучать чрезвычайно редкие взаимодействия и слабые процессы. Помимо физики нейтрино и темной материи, SNOLAB также проводит биологические эксперименты в подземной среде.
История
[ редактировать ]Нейтринная обсерватория Садбери была самым глубоким подземным экспериментом в мире с тех пор, как эксперименты на золотых месторождениях Колар закончились закрытием этой шахты в 1992 году. [2] Многие исследовательские коллективы были и до сих пор заинтересованы в проведении экспериментов на участке мощностью 6000 МВт.
одобрил финансирование В 2002 году Канадский фонд инноваций расширения объектов SNO до лаборатории общего назначения. [3] и еще большее финансирование было получено в 2007 году [4] и 2008. [5]
Строительство основного лабораторного помещения было завершено в 2009 году. [6] вся лаборатория будет введена в эксплуатацию как «чистое» пространство в марте 2011 года. [7]
SNOLAB — самая глубокая подземная лаборатория в мире, связанная с Китайской подземной лабораторией Цзиньпин с 2011 года. Хотя над CJPL больше камней (2,4 км), эффективная глубина для научных целей определяется потоком мюонов космических лучей, а горное расположение CJPL допускает больше мюонов со стороны, чем плоская покрывающая порода SNOLAB . Измеренные потоки мюонов составляют 0,27 мкм/м²/сут ( 3,1 × 10 −10 мк/см²/с ) в SNOLAB, [1] [ нужен лучший источник ] и 0,305 ± 0,020 мкм/м²/день ( (3,53 ± 0,23) × 10 −10 мк/см²/с ) в CJPL, [8] привязаны к погрешности измерения. (Для сравнения, на поверхности, на уровне моря, скорость составляет около 15 миллионов мкм/м²/день.)
Преимущество CJPL заключается в меньшем количестве радиоизотопов в окружающей породе.
Эксперименты
[ редактировать ]По состоянию на ноябрь 2019 г. [update]SNOLAB проводит следующие эксперименты : [9] [10] [3] [11] [12]
Детекторы нейтрино
[ редактировать ]- SNO+ — это нейтринный эксперимент с использованием оригинальной экспериментальной камеры SNO, но с использованием жидкого сцинтиллятора вместо тяжелой воды из SNO. Линейный алкилбензол , сцинтиллятор, увеличивает световой выход и, следовательно, чувствительность, позволяя SNO+ обнаруживать не только солнечные нейтрино, но также геонейтрино и реакторные нейтрино. Конечная цель SNO+ — наблюдать безнейтринный двойной бета-распад (0vbb).
- HALO ( Обсерватория гелия и свинца ) — это детектор нейтронов, использующий свинцовые блоки в форме колец для обнаружения нейтрино от сверхновых в нашей галактике. [13] [14] HALO является частью Системы раннего предупреждения о сверхновых (SNEWS), международного сотрудничества чувствительных к нейтрино детекторов, которое даст астрономам возможность наблюдать первые фотоны, видимые после коллапса ядра сверхновой. [15]
Детекторы темной материи
[ редактировать ]- DAMIC — Темная материя в устройствах с заряженной связью ( ПЗС ) — детектор темной материи, использующий необычайно толстые ПЗС-матрицы для получения изображений частиц, проходящих через детектор, с длительной выдержкой. Различные частицы имеют известные сигнатуры, и DAMIC стремится найти что-то новое, что могло бы сигнализировать о частицах темной материи. [16] [17] [18] [19]
- DEAP -3600 — эксперимент с темной материей с использованием распознавания формы импульса аргона — детектор темной материи второго поколения, использующий 3600 кг жидкого аргона. Целью этого эксперимента является обнаружение WIMP -подобных частиц темной материи посредством сцинтилляции аргона, производящей небольшое количество света, который регистрируется чрезвычайно чувствительными фотоумножителями . [20] [21] [22]
- PICO 40L, эксперимент по поиску темной материи в пузырьковой камере третьего поколения . [10] [23] представляет собой слияние бывших коллабораций PICASSO и COUPP. [24] [25] PICO работает с использованием перегретых жидкостей, которые образуют маленькие пузырьки, когда энергия выделяется за счет взаимодействия частиц. Эти пузырьки затем обнаруживаются высокоскоростными камерами и чрезвычайно чувствительными микрофонами. [26]
Биологические эксперименты
[ редактировать ]- ПЛАМЯ – Эксперимент с мухами в шахте – биологический эксперимент с использованием плодовых мух в качестве модельного организма для изучения физических реакций на работу в условиях повышенного атмосферного давления под землей. [27]
- ВОССТАНОВЛЕНИЕ – Исследование влияния присутствия и отсутствия ионизирующего излучения – биологический эксперимент, исследующий влияние низкого фонового излучения на механизмы роста, развития и восстановления клеток. [28]
Строящиеся проекты
[ редактировать ]- SuperCDMS — Super-Cryogenic Dark Matter Search — детектор темной материи второго поколения, использующий кристаллы кремния и германия, охлажденные до 10 мК, что на доли градуса выше абсолютного нуля . Целью этого эксперимента является обнаружение маломассивных частиц темной материи посредством очень небольшого выделения энергии в кристалле в результате столкновений частиц, что приводит к вибрациям, обнаруживаемым датчиками. [29] [30] [31] [32]
- NEWS-G - Новые эксперименты со сферами-газом - это сферический пропорциональный противоэлектростатический детектор темной материи второго поколения, использующий благородные газы в газообразном состоянии, в отличие от жидких благородных газов, используемых в DEAP-3600 и miniCLEAN. Оригинальный эксперимент NEWS проводится в лаборатории Souterrain de Modane . [33] [34]
Списанные эксперименты
[ редактировать ]- Оригинальный эксперимент Нейтринной обсерватории Садбери на основе тяжелой воды .
- Подземный проект POLARIS сейсмических в SNOLAB (PUPS) по наблюдению сигналов на глубине в очень твердых породах .
- 4-килограммовая пузырьковая камера COUPP первого поколения для поиска темной материи, [35] [36] [37] больше не работает. [38] [39]
- Поиск DEAP -1 темной материи . [38] [37] и
- Поиск ПИКАССО темной материи . [40] [4]
- MiniCLEAN ( Криогенная низкоэнергетическая астрофизика с благородными газами ), Детектор темной материи [10] : 24–32
Будущие проекты
[ редактировать ]следующего поколения Дополнительные запланированные эксперименты потребовали лабораторных помещений, таких как nEXO . [41] [42] [23] [43] [24] и ЛЕГЕНДА-1000 [44] [45] ищет безнейтринный двойной бета-распад . [38] [40] Есть также планы по созданию более крупного детектора PICO-500L. [46]
Общий размер подземных сооружений СНОЛАБ, включая подсобные помещения и помещения для персонала, составляет: [47] [48]
| раскопан | Чистая комната | Лаборатория | |
|---|---|---|---|
| Площадь помещения | 7 215 м² 77 636 футов² | 4 942 м² 53 180 кв. футов | 3055 м² 32 877 футов² |
| Объем | 46 648 м³ 1 647 134 куб. футов | 37 241 м³ 1 314 973 куб. футов | 29 555 м³ 1 043 579 футов³ |
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Руководство пользователя SNOLAB, ред. 2 (PDF) , 26 июня 2006 г., стр. 13 , получено 1 февраля 2013 г.
- ^ Мондал, Наба К. (январь 2004 г.). «Статус индийской нейтринной обсерватории (INO)» (PDF) . Труды Индийской национальной академии наук . 70 (1): 71–77 . Проверено 28 августа 2007 г.
- ^ Jump up to: а б «Канада выбирает 9 проектов, которые будут возглавлять международные исследования» (пресс-релиз). Канадский фонд инноваций. 20 июня 2002 г. Проверено 21 сентября 2007 г.
- ^ Jump up to: а б «Провинция поддерживает расширение самой глубокой в мире лаборатории под управлением Карлтонского университета» (пресс-релиз). Карлтонский университет . 21 августа 2007 г. Проверено 21 сентября 2007 г.
- ^ «Новое финансирование будет поддерживать работу подземной лаборатории по мере того, как SNOLAB близок к завершению» (PDF) (пресс-релиз). СНОЛАБ. 18 января 2008 г. Проверено 26 февраля 2008 г.
- ^ Дункан, Фрейзер (27 августа 2009 г.). «Состояние объекта СНОЛАБ» (PDF) .
- ^ «Обновления SNOLAB, апрель 2011 г.» . Архивировано из оригинала 6 июля 2011 г. Проверено 11 июля 2011 г.
Строительство лаборатории уже завершено. Все услуги установлены во всех районах. Последнему помещению лаборатории теперь присвоен статус «чистого», и оно было открыто для проживания в марте 2011 года. Это означает, что вся лаборатория работает как чистая лаборатория, а общая площадь лаборатории составляет около 50 000 футов. 2 .
- ^ Гуй, Цзуи; и др. (сотрудничество JNE) (13 октября 2020 г.). «Измерение потока мюонов в подземной лаборатории Цзиньпин в Китае». Китайская физика C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . doi : 10.1088/1674-1137/abccae . S2CID 220920141 . ( Китайская физика C , появится)
- ^ SNOLAB: Текущие эксперименты
- ^ Jump up to: а б с Ноубл, Тони (31 января 2014 г.). Физика темной материи в SNOLAB и перспективы на будущее (PDF) . Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES .
- ^ Дункан, Фрейзер (24 августа 2015 г.). Обзор объекта SNOLAB и текущего развития программы (PDF) . Семинар по планированию будущего SNOLAB 2015 . Проверено 3 декабря 2015 г.
- ^ Джиллингс, Крис (9 сентября 2015 г.). Научная программа СНОЛАБ (PDF) . XIV Международная конференция по проблемам астрочастиц и подземной физики (ТАУП2015) . Турин . Проверено 30 ноября 2015 г.
- ^ HALO , 2012 г. , получено 14 ноября 2019 г.
- ^ Гелиевая и свинцовая обсерватория , 2012 г. , получено 14 ноября 2019 г.
- ^ SNEWS: Система раннего предупреждения о сверхновой , 2012 г. , получено 14 ноября 2019 г.
- ^ ДАМИК , 2012 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ Обзор ДАМИК. (PDF) , 1 сентября 2016 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ DAMIC сейчас работает в SNOLAB , 29 июля 2019 г. , получено 6 ноября 2019 г.
- ^ Кансело, Густаво (31 января 2014 г.). Эксперимент DAMIC (PDF) . Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES .
- ^ Филд, Луиза (23 апреля 2015 г.). «Самый большой детектор темной материи поджидает антисоциальных слабаков» . Новый учёный . № 3108.
В конце апреля он присоединится к другим подземным детекторам по всему миру в гонке по поиску темной материи.
- ^ DEAP , 2012 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ Детектор DEAP-3600 , 1 ноября 2012 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «ПИКО: Поиск темной материи с перегретыми жидкостями» . 2019-07-29.
- ^ Jump up to: а б Крайслер, Майкл Б. (21 августа 2013 г.). Эксперимент с темной материей в пузырьковой камере объемом 250 литров PICO (PDF) . Семинар SNOLAB по планированию будущих проектов 2013 . п. 3 . Проверено 3 декабря 2015 г.
ПИ КАССО + СО УПП = ПИКО
- ^ Нилсон, Рассел (16 декабря 2013 г.). Отчет о состоянии COUPP/PICO (PDF) . Встреча всех экспериментаторов в Фермилабе . п. 7 . Проверено 3 декабря 2015 г.
COUPP и PICASSO объединились, чтобы сформировать коллаборацию PICO для поиска темной материи с помощью детекторов перегретой жидкости.
- ^ ПИКО: В поисках темной материи с перегретыми жидкостями , 29 июля 2019 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ ПЛАМЯ , 2012 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ РЕМОНТ , 2012 , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ «Эксперимент с темной материей второго поколения приближается к SNOLAB» (Пресс-релиз). СНОЛАБ. 18 июля 2014 г. Проверено 18 сентября 2014 г.
- ^ Сааб, Тарек (01 августа 2012 г.). «Поиск темной материи SuperCDMS» (PDF) . Летний институт SLAC 2012 . Национальная ускорительная лаборатория SLAC . Проверено 28 ноября 2012 г.
- ^ Начинается строительство одного из самых чувствительных в мире экспериментов с темной материей , 7 мая 2018 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ Рау, Вольфганг (01 сентября 2016 г.), SuperCDMS в SNOLAB (PDF) , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ НОВОСТИ , 2012 , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ Новые эксперименты со сферами-газом , 2019 , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ «Эксперимент КУПП – Е961» .
- ^ Наука в SNOLAB
- ^ Jump up to: а б Бенке, Э.; Бенке, Дж.; Брайс, С.Дж.; Броммельсик, Д.; Воротник, ДЖИ; Коннер, А.; Купер, PS; Крислер, М.; Даль, CE; Фустин, Д.; Грейс, Э.; Холл, Дж.; Ху, М.; Левин, И.; Липпинкотт, Вашингтон; Стон, Т.; Нания, Т.; Рамберг, Э.; Робинсон, А.Э.; Зонненшайн, А.; Шидагис, М.; Васкес-Хареги, Э. (сентябрь 2012 г.). I массой 4 кг, «Первые результаты поиска темной материи в пузырьковой камере CF 3 действующей глубоко под землей». Физический обзор D . 86 (5): 052001–052009. arXiv : 1204.3094 . Бибкод : 2012PhRvD..86e2001B . doi : 10.1103/PhysRevD.86.052001 . S2CID 28797578 . FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD.
- ^ Jump up to: а б с Смит, Найджел Дж. Т. (08 сентября 2013 г.). «Развитие инфраструктуры подземных лабораторий — опыт SNOLAB» (PDF) . 13-я Международная конференция по проблемам астрочастиц и подземной физики . Асиломар, Калифорния.
{{citation}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка ) - ^ «Старый детектор COUPP, использующий технологию пузырьковой камеры для поиска темной материи. Он сейчас не работает, потому что у них есть детектор побольше, который можно собрать и с ним поиграть!» (18 января 2013 г.)
- ^ Jump up to: а б Смит, Найджел (17 июня 2015 г.). Передовые методы измерения в SNOLAB (PDF) . Конгресс Канадской ассоциации физиков, 2015 г.
- ^ Синклер, Дэвид (12 сентября 2013 г.). Научная программа СНОЛАБ . 13-я Международная конференция по проблемам астрочастиц и подземной физики . Асиломар, Калифорния . Проверено 21 ноября 2014 г.
- ^ Покар, Андреа (8 сентября 2014 г.). В поисках безнейтринного двойного бета-распада с помощью EXO-200 и nEXO (PDF) . Мастер-класс по нейтринным колебаниям . Отранто . Проверено 10 января 2015 г.
- ^ Ян, Лян (8 июля 2016 г.). Статус и перспективы экспериментов EXO-200 и nEXO (PDF) . XXVII Международная конференция по нейтринной физике и астрофизике . Лондон. Видео доступно на Neutrino Conference 2016 — пятница (часть 1) на YouTube .
- ^ https://legend-exp.org/science/legend-pathway/legend-1000
- ^ https://www.snolab.ca/news/snolab-hosts-2nd-international-summit-on-the-future-of-neutrinoless-double-beta-decay/
- ^ Васкес-Хареги, Эрик (25 июля 2017 г.). PICO-500L: Моделирование пузырьковой камеры объемом 500 л для поиска темной материи (PDF) . ТАУП2017 .
- ^ Ноубл, Т. (18 февраля 2009 г.). «СНОЛАБ: Исследования в области физики астрочастиц в Канаде» (PDF) . п. 4.
- ^ Васкес-Хареги, Эрик (30 января 2014 г.). Развитие оборудования и экспериментов в SNOLAB (PDF) . Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Сайт СНОЛАБ
- Презентации SNOLAB на французском языке
- «Экспериментальная пещера» . ПРОВОДНАЯ Наука . Эпизод 104. 24 октября 2007 г. ПБС. [ постоянная мертвая ссылка ]
- Джепсен, Кэтрин (5 ноября 2012 г.). «Путешествие на СНОЛАБ» . Симметрия . ISSN 1931-8367 . Проверено 26 ноября 2012 г.
- Семенюк, Иван (22 марта 2014 г.). «Погружение глубоко под землю в Канаде в поисках темной материи» . Глобус и почта . Проверено 22 марта 2014 г.
- Лармур, Адель (1 сентября 2008 г.). «Redpath завершает расширение SNOLAB стоимостью 65 миллионов долларов» . Журнал Sudbury Mining Solutions . Проверено 3 декабря 2015 г.
46 ° 28,3' с.ш. 81 ° 11,2' з.д. / 46,4717 ° с.ш. 81,1867 ° з.д.
Лаборатории подземной физики ( м вод. экв. защиты) |
|---|
