Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

SNOLAB - канадская подземная научная лаборатория, специализирующаяся на физике нейтрино и темной материи. Находится в 2 км ниже поверхности в Vale «s Крейтон никелевого рудника близ Садбери , Онтарио SNOLAB есть расширение существующих объектов , построенных для оригинальной нейтринной обсерватории Садбери (SNO) эксперимент солнечного нейтрино.

СНОЛАБ поверхностное строительство. Доступ к подземным сооружениям осуществляется через близлежащий шахтный лифт, которым управляет Vale Limited.

SNOLAB - это самая глубокая в мире производственная чистая комната. Несмотря на доступ через действующую шахту, сама лаборатория поддерживается как чистое помещение класса 2000 с очень низким уровнем запыленности и радиационного фона . Покрытая порода SNOLAB высотой 2070 м (6800 футов) обеспечивает 6010- метровую защиту в водном эквиваленте (MWE) от космических лучей, обеспечивая низкий фон для экспериментов, требующих высокой чувствительности и чрезвычайно низкой скорости счета . [1]Сочетание большой глубины и чистоты, которые 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 [ править ]

Нейтринная обсерватория Садбери была самым глубоким подземным экспериментом в мире с тех пор, как эксперименты Колар Голд Филдс закончились закрытием этого рудника в 1992 году. [2] С самой глубокой подземной лабораторией в Северной Америке на глубине 2100  метров в водном эквиваленте и самой глубокой в ​​мире. на 4800 MWE, многие другие группы были заинтересованы в проведении экспериментов на участке 6000 MWE.

В 2002 году Канадским фондом инноваций было одобрено финансирование для расширения возможностей SNO в лабораторию общего назначения [3], и дополнительные средства были получены в 2007 [4] и 2008 годах [5].

Строительство основного лабораторного помещения было завершено в 2009 году [6], а вся лаборатория была введена в эксплуатацию в качестве «чистого» помещения в марте 2011 года [7].

SNOLAB - самая глубокая подземная лаборатория в мире, связанная с Подземной лабораторией Китая Цзиньпин с 2011 года. Хотя CJPL имеет больше горных пород (2,4 км) над ней, эффективная глубина для научных целей определяется потоком мюонов космических лучей, и горное расположение CJPL допускает со стороны больше мюонов, чем плоская покрывающая порода SNOLAB . Измеренные потоки мюонов:0,27 мк / м² / день (3,1 × 10 -10  мк / см² / с ) в SNOLAB, [1] [ необходим лучший источник ] и0,305 ± 0,020 мк / м² / сутки ((3,53 ± 0,23) × 10 -10  мк / см² / с ) в CJPL, [8] с привязкой к погрешности измерения. (Для сравнения, скорость на поверхности, на уровне моря, составляет около 15 миллионов мк / м² / день.)

Преимущество CJPL заключается в меньшем количестве радиоизотопов в окружающей породе.

Эксперименты [ править ]

По состоянию на ноябрь 2019 года в SNOLAB проводятся следующие эксперименты : [9] [10] [3] [11] [12]

Детекторы нейтрино [ править ]

  • Эксперимент SNO + представляет собой 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 кольца для обнаружения нейтрино от сверхновых в нашей галактике. [13] [14] HALO является частью Системы раннего предупреждения о сверхновых (SNEWS), международного коллаборации нейтринно-чувствительных детекторов, которая даст астрономам возможность наблюдать первые фотоны, видимые после коллапса ядра сверхновой. [15]

Детекторы темной материи [ править ]

  • DAMIC - Dark Matter in Charged Coupled Devices (CCDs) - детектор темной материи, использующий необычно толстые CCD 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 различения формы импульса аргона - это детектор темной материи второго поколения, использующий 3600 кг жидкого аргона. Этот эксперимент направлен на обнаружение WIMP- подобных частиц темной материи с помощью сцинтилляции аргона или небольшого количества света, обнаруживаемого чрезвычайно чувствительными фотоумножителями . [20] [21] [22]
  • PICO 40L, третье поколение пузырьковой камеры темной материи поиск эксперимент, [10] [23] является слияние бывших PICASSO и COUPP сотрудничества. [24] [25] PICO работает с использованием перегретых жидкостей, которые образуют маленькие пузырьки, когда энергия выделяется при взаимодействии частиц. Эти пузыри затем обнаруживаются высокоскоростными камерами и чрезвычайно чувствительными микрофонами. [26]

Биологические эксперименты [ править ]

  • 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]
  • РЕМОНТ - Исследование эффектов присутствия и отсутствия ионизирующего излучения - биологический эксперимент, изучающий влияние низкого радиационного фона на рост, развитие и механизмы восстановления клеток. [28]

Строящиеся проекты [ править ]

  • SuperCDMS - Super-Cryogenic Dark Matter Search - это детектор темной материи второго поколения, использующий кристаллы кремния и германия, охлажденные до 10 мК, что составляет долю градуса выше абсолютного нуля . Этот эксперимент направлен на обнаружение частиц темной материи с малой массой 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 - газ - это сферический пропорциональный противоэлектростатический детектор темной материи второго поколения, использующий благородные газы в их газообразном состоянии, в отличие от жидких благородных газов, используемых в DEAP-3600 и miniCLEAN. Оригинальный эксперимент NEWS проводится в Laboratoire Souterrain de Modane . [33] [34]

Списанные эксперименты [ править ]

  • Оригинальный эксперимент на базе тяжелой воды в нейтринной обсерватории Садбери ,
  • POLARIS подземный проект на SNOLAB (ПУПС), наблюдение сейсмических сигналов на глубине в очень твердых породах ,
  • Поиск темной материи с 4-кг пузырьковой камерой первого поколения COUPP [35] [36] [37] больше не работает. [38] [39]
  • ОЭАП -1 темной материи поиска, [38] [37] и
  • PICASSO темной материи поиск. [40] [4]
  • MiniCLEAN ( Криогенная астрофизика низких энергий с благородными газами ) детектор темной материи, [10] : 24–32

Будущие проекты [ править ]

Дополнительные запланированные эксперименты потребовали лабораторных площадей, таких как nEXO следующего поколения , [41] [42] [23] [43] [24] и эксперимент COBRA по поиску безнейтринного двойного бета-распада . [38] [40] Есть также планы по созданию более крупного детектора PICO-500L. [44]

Общий размер подземных сооружений SNOLAB, включая подсобные помещения и помещения для персонала, составляет: [45] [46]

РаскопанныйЧистая комнатаЛаборатория
Площадь7 215 м²
77 636 фут²		4 942 м²
53 180 фут²		3 055 м²
32 877 фут²
Объем46 648 м³
1647 134 фут³		37 241 м³
1,314 973 фут³		29,555 м³
1,043,579 фут³

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Справочник пользователя SNOLAB Ред. 2 (PDF) , 26.06.2006, стр. 13 , дата обращения 01.02.2013
  2. ^ Mondal, Naba К. (январь 2004). «Статус нейтринной обсерватории в Индии (INO)» (PDF) . Труды Индийской национальной академии наук . 70 (1): 71–77 . Проверено 28 августа 2007 .
  3. ^ a b «Канада выбирает 9 проектов для проведения международных исследований» (пресс-релиз). Канадский фонд инноваций. 2002-06-20 . Проверено 21 сентября 2007 .
  4. ^ a b «Провинция поддерживает расширение самой глубокой лаборатории в мире, управляемой Карлтонским университетом» (пресс-релиз). Карлтонский университет . 2007-08-21 . Проверено 21 сентября 2007 .
  5. ^ «Новое финансирование будет поддерживать работу подземных лабораторий по мере того, как SNOLAB приближается к завершению» (PDF) (пресс-релиз). СНОЛАБ. 2008-01-18 . Проверено 26 февраля 2008 .
  6. ↑ Дункан, Фрейзер (27 августа 2009 г.). «Статус объекта СНОЛАБ» (PDF) .
  7. ^ «Обновления SNOLAB, апрель 2011 г.» . Архивировано из оригинала на 2011-07-06 . Проверено 11 июля 2011 . Строительство лаборатории завершено. Все службы установлены во всех помещениях. Последняя область лаборатории теперь дано «чистое» обозначение и была открыта для размещения в марте 2011 года это означает , что вся лаборатория работает в качестве чистой лаборатории и приносит общее лабораторное пространство до примерно 50 000 футов 2 .
  8. ^ Гуй, Зуйи; и другие. (Сотрудничество JNE) (13 октября 2020 г.). «Измерение потока мюонов в китайской подземной лаборатории Цзиньпин». Китайская физика C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . DOI : 10,1088 / 1674-1137 / abccae . S2CID 220920141 . ( Китайская физика C , чтобы появиться)
  9. ^ SNOLAB: Текущие эксперименты
  10. ^ a b c Благородный, Тони (31.01.2014). Физика темной материи в SNOLAB и будущие перспективы (PDF) . Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES .
  11. ^ Дункан, Фрейзер (2015-08-24). Обзор возможностей SNOLAB и текущей эволюции программы (PDF) . Семинар SNOLAB по планированию будущего 2015 . Проверено 3 декабря 2015 .
  12. ^ Jillings, Крис (9 сентября 2015). Научная программа SNOLAB (PDF) . XIV Международная конференция по темам астрономической физики и подземной физики (TAUP2015) . Турин . Проверено 30 ноября 2015 .
  13. ^ HALO , 2012 , извлекаться 2019-11-14
  14. ^ Гелий и Lead обсерватории , 2012 , извлекаться 2019-11-14
  15. ^ SNEWS: Система раннего предупреждения о сверхновых , 2012 , получено 14 ноября 2019 г.
  16. ^ DAMIC , 2012 , получено 15.11.2019
  17. ^ Обзор DAMIC. (PDF) , 01.09.2016 , дата обращения 15.11.2019
  18. ^ DAMIC теперь работает в SNOLAB , 29 июля 2019 г. , получено 6 ноября 2019 г.
  19. ^ Кансело, Густаво (2014-01-31). ДАМИЧЕСКИЙ эксперимент (PDF) . Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES .
  20. ↑ Филд, Луиза (23 апреля 2015 г.). «Крупнейший детектор темной материи поджидает антисоциальных вимпов» . Новый ученый (3108). В конце апреля он присоединится к другим подземным детекторам по всему миру в гонке за темной материей.
  21. ^ DEAP , 2012 , получено 2019-11-15
  22. ^ Детектор DEAP-3600 , 01.11.2012 , получено 15.11.2019
  23. ^ a b «PICO: Поиск темной материи с помощью перегретых жидкостей» . 2019-07-29.
  24. ^ a b Crisler, Майкл Б. (21 августа 2013 г.). PICO 250-литровый эксперимент с темной материей в пузырьковой камере (PDF) . Семинар по планированию будущих проектов SNOLAB 2013 . п. 3 . Проверено 3 декабря 2015 . PI CASSO + CO UPP = PICO
  25. ^ Нелсон, Рассел (2013-12-16). Отчет о статусе COUPP / PICO (PDF) . Встреча всех экспериментаторов Fermilab . п. 7 . Проверено 3 декабря 2015 . COUPP и PICASSO объединились, чтобы сформировать сотрудничество PICO для поиска темной материи с помощью детекторов перегретой жидкости.
  26. ^ PICO: Поиск темной материи с помощью перегретых жидкостей , 29 июля 2019 г. , получено 15 ноября 2019 г.
  27. ^ FLAME , 2012 , получено 15 ноября 2019 г.
  28. ^ REPAIR , 2012 , получено 15.11.2019
  29. ^ «Второе поколение темной материи эксперимент подходит к SNOLAB» (пресс - релиз). СНОЛАБ. 2014-07-18 . Проверено 18 сентября 2014 .
  30. ↑ Сааб, Тарек (01.08.2012). "Поиск темной материи SuperCDMS" (PDF) . Летний институт SLAC 2012 . Национальная ускорительная лаборатория SLAC . Проверено 28 ноября 2012 .
  31. ^ Строительство начинается в одном из самых чувствительных экспериментов с темной материей в мире , 7 мая 2018 г. , получено 15 ноября 2019 г.
  32. ^ Рау, Вольфганг (01.09.2016), SuperCDMS в SNOLAB (PDF) , получено 15.11.2019
  33. ^ НОВОСТИ , 2012 , получено 15 ноября 2019 г.
  34. ^ Новые эксперименты со сферами-газом , 2019 , извлечено 15 ноября 2019 г.
  35. ^ "Эксперимент COUPP - E961" .
  36. ^ Наука в SNOLAB
  37. ^ a b Behnke, E .; Behnke, J .; Brice, SJ; Broemmelsiek, D .; Воротник, JI; Коннер, А .; Купер, ПС; Crisler, M .; Даль, CE; Фустин, Д .; Grace, E .; Hall, J .; Hu, M .; Левин, I .; Липпинкотт, WH; Стон, Т .; Нания, Т .; Ramberg, E .; Робинсон, AE; Sonnenschein, A .; Szydagis, M .; Васкес-Хауреги, Э. (сентябрь 2012 г.). «Первые результаты поиска темной материи из пузырьковой камеры CF 3 I весом 4 кг, работающей в глубоком подземном пространстве». Physical Review D . 86 (5): 052001–052009. arXiv : 1204.3094 . Bibcode : 2012PhRvD..86e2001B . DOI : 10.1103 / PhysRevD.86.052001 . S2CID 28797578 . FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD.
  38. ^ a b c Смит, Найджел Дж. Т. (08.09.2013). «Развитие инфраструктуры для подземных лабораторий - опыт SNOLAB» (PDF) . 13-я Международная конференция по вопросам астрономической физики и подземной физики . Асиломар, Калифорния.
  39. ^ "Старый детектор COUPP, использующий технологию пузырьковой камеры для поиска темной материи. Он сейчас не работает, потому что у них есть детектор побольше, чтобы собрать и поиграть!" (2013-01-18)
  40. ^ a b Смит, Найджел (17 июня 2015 г.). Передовые методы измерения в SNOLAB (PDF) . 2015 Конгресс Канадской ассоциации физиков .
  41. ↑ Синклер, Дэвид (12 сентября 2013 г.). Научная программа SNOLAB . 13-я Международная конференция по вопросам астрономической физики и подземной физики . Асиломар, Калифорния . Проверено 21 ноября 2014 .
  42. ^ Покар, Андреа (8 сентября 2014). Поиск двойного бета-распада без нейтрино с помощью EXO-200 и nEXO (PDF) . Мастерская по нейтринным колебаниям . Отранто . Проверено 10 января 2015 .
  43. ↑ Ян, Лян (8 июля 2016 г.). Состояние и перспективы экспериментов EXO-200 и nEXO (PDF) . XXVII Международная конференция по нейтринной физике и астрофизике . Лондон. Видео доступно на Neutrino Conference 2016 - Friday (часть 1) на YouTube .
  44. ^ Васкес-Хауреги, Эрик (2017-07-25). PICO-500L: Моделирование пузырьковой камеры объемом 500 л для поиска темной материи (PDF) . TAUP2017 .
  45. ↑ Благородный, Т. (18 февраля 2009 г.). "SNOLAB: Исследования в области физики частиц в Канаде" (PDF) . п. 4.
  46. ^ Васкес-Jáuregui, Эрик (2014-01-30). Установки и экспериментальные разработки в СНОЛАБ (PDF) . Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES .

Внешние ссылки [ править ]

  • Сайт СНОЛАБ
  • SNOLAB французские презентации
  • «Пещера экспериментов» . ПРОВОДНАЯ Наука . Эпизод 104. 24 октября 2007. PBS. CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )[ постоянная мертвая ссылка ]
  • Джепсен, Кэтрин (2012-11-05). «Путешествие в СНОЛАБ» . Симметрия . ISSN  1931-8367 . Проверено 26 ноября 2012 .
  • Семенюк, Иван (22 марта 2014 г.). «Глубоко под землей в Канаде в поисках темной материи» . Глобус и почта . Проверено 22 марта 2014 .
  • Лармур, Адель (1 сентября 2008 г.). «Redpath завершает расширение SNOLAB за 65 миллионов долларов» . Журнал Sudbury Mining Solutions . Проверено 3 декабря 2015 .

Координаты : 46 ° 28,3'N 81 ° 11,2'W. / 46,4717 ° с.ш.81,1867 ° з.д. / 46,4717; -81,1867 ( Поверхностное строительство СНОЛАБ )