СНОЛАБ - SNOLAB

СНОЛАБ это Канадский подпольная наука лаборатория специализируется на физике нейтрино и темной материи. Расположен на 2 км ниже поверхности в Вале с Creighton никель мой возле Садбери, Онтарио, СНОЛАБ - это расширение существующих мощностей, построенное для первоначального Нейтринная обсерватория Садбери (SNO) эксперимент с солнечными нейтрино.

СНОЛАБ поверхностное строительство. Доступ к подземным сооружениям осуществляется через расположенный поблизости шахтный лифт, управляемый Vale Limited

SNOLAB - это самая глубокая в мире производственная чистая комната. Несмотря на доступ через действующую шахту, сама лаборатория поддерживается как класс-2000. чистая комната, с очень низким уровнем пыль и фоновое излучение. 2070 м (6800 футов) вскрышных пород СНОЛАБ дает 6010 метр водного эквивалента (MWE) защита от космических лучей, обеспечивающая низкофоновую среду для экспериментов, требующих высокой чувствительность и чрезвычайно низкий подсчет тарифы.[1] Сочетание большой глубины и чистоты, которые обеспечивает SNOLAB, позволяет изучать чрезвычайно редкие взаимодействия и слабые процессы. Помимо нейтрино и физики темной материи, SNOLAB также проводит биологические эксперименты в подземной среде.

История

Нейтринная обсерватория Садбери была самым глубоким подземным экспериментом в мире со времен Колар Голд Филдс эксперименты закончилась закрытием этой шахты в 1992 году.[2] С самой глубокой подземной лабораторией в Северной Америке в 2100 г.метр водного эквивалента Глубина и самая глубокая в мире на 4800 MWE, многие другие группы были заинтересованы в проведении экспериментов в местоположении 6000 MWE.

В 2002 г. финансирование было одобрено Канадский фонд инноваций превратить объекты СНО в лабораторию общего назначения,[3] и больше финансирования было получено в 2007 г.[4] и 2008.[5]

Строительство основного лабораторного помещения было завершено в 2009 г.[6] вся лаборатория будет введена в эксплуатацию в марте 2011 года как «чистое» помещение.[7]

SNOLAB - самая глубокая подземная лаборатория в мире, связанная с Подземная лаборатория Китая Цзиньпин с 2011 года. Хотя над CJPL больше горных пород (2,4 км), эффективная глубина для научных целей определяется потоком мюонов космических лучей, а горное расположение CJPL пропускает больше мюонов со стороны, чем плоская поверхность SNOLAB перегружать. Измеренные потоки мюонов: 0,27 мк / м² / день (3.1×10−10 мк / см² / с) в компании SNOLAB,[1][нужен лучший источник ] и 0.305±0,020 мк / м² / день ((3.53±0.23)×10−10 мк / см² / с) в CJPL,[8] привязаны к неопределенности измерения. (Для сравнения, скорость на поверхности, на уровне моря, составляет около 15 миллионов мк / м² / день.)

Преимущество CJPL состоит в том, что в окружающей породе меньше радиоизотопов.

Эксперименты

По состоянию на ноябрь 2019 г., В SNOLAB размещены следующие эксперименты:[9][10][3][11][12]

Детекторы нейтрино

  • СНО + эксперимент это нейтрино Эксперимент с использованием оригинальной экспериментальной камеры СНО, но с использованием жидкого сцинтиллятора вместо тяжелой воды от СНО. 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 ) представляет собой нейтронный детектор, использующий свинцовые блоки в форме кольца для регистрации нейтрино от сверхновые в нашей галактике.[13][14] HALO является частью Системы раннего предупреждения о сверхновых (SNEWS), международного коллаборации нейтриночувствительных детекторов, которая даст астрономам возможность наблюдать первые фотоны, видимые после взрыва сверхновой звезды.[15]

Детекторы темной материи

  • 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 -подобные частицы темной материи с помощью сцинтилляции аргона или небольшие количества света, обнаруживаемые чрезвычайно чувствительными фотоумножители. [20][21][22]
  • PICO 40L, эксперимент по поиску темной материи в пузырьковой камере третьего поколения,[10][23] это слияние бывших ПИКАССО 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

  • ПЛАМЯ - Эксперимент с мухами в шахте - биологический эксперимент с использованием плодовых мух в качестве модельного организма для исследования 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 фонового излучения на механизмы роста, развития и восстановления клеток.[28]

Строящиеся проекты

  • SuperCDMS - поиск сверхкриогенной темной материи - детектор темной материи второго поколения, использующий кристаллы кремния и германия, охлажденные до 10 мК, что на долю градуса выше абсолютный ноль. Этот эксперимент направлен на обнаружение частиц темной материи с малой массой за счет очень небольшого количества энергии, выделяемой кристаллом в результате столкновения 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 газообразном состоянии, в отличие от жидких благородных газов, используемых в DEAP-3600 и miniCLEAN. Оригинальный эксперимент NEWS находится на Laboratoire Souterrain de Modane.[33][34]

Списанные эксперименты

Будущие проекты

Дополнительные запланированные эксперименты потребовали лабораторных помещений, таких как следующее поколение NEXO,[41][42][23][43][24] и КОБРА Эксперимент поиски безнейтринных двойной бета-распад.[38][40] Также есть планы по установке 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
1,647,134 фут³		37 241 м³
1,314,973 фут³		29 555 м³
1,043,579 фут³

Рекомендации

  1. ^ а б Справочник пользователя SNOLAB Ред. 2 (PDF), 2006-06-26, стр. 13, получено 2013-02-01
  2. ^ Мондал, Наба К. (январь 2004 г.). «Статус нейтринной обсерватории в Индии (INO)» (PDF). Труды Индийской национальной академии наук. 70 (1): 71–77. Получено 2007-08-28.
  3. ^ а б «Канада выбирает 9 проектов для проведения международных исследований» (Пресс-релиз). Канадский фонд инноваций. 2002-06-20. Получено 2007-09-21.
  4. ^ а б «Провинция поддерживает расширение самой глубокой лаборатории в мире под управлением Карлтонского университета» (Пресс-релиз). Карлтонский университет. 2007-08-21. Получено 2007-09-21.
  5. ^ «Новое финансирование будет поддерживать работу подземных лабораторий, поскольку SNOLAB приближается к завершению» (PDF) (Пресс-релиз). СНОЛАБ. 2008-01-18. Получено 2008-02-26.
  6. ^ Дункан, Фрейзер (27 августа 2009 г.). «Статус объекта СНОЛАБ» (PDF).
  7. ^ «Обновления SNOLAB за апрель 2011 г.». Архивировано из оригинал на 2011-07-06. Получено 2011-07-11. Строительство лаборатории завершено. Все сервисы установлены во всех помещениях. Последняя часть лаборатории теперь получила обозначение «чистая» и была открыта для использования в марте 2011 года. Это означает, что вся лаборатория работает как чистая лаборатория, и общая площадь лаборатории составляет около 50 000 футов.2.
  8. ^ Гуй, Зуйи; и другие. (Сотрудничество JNE) (13 октября 2020 г.). «Измерение потока мюонов в китайской подземной лаборатории Цзиньпин». arXiv:2007.15925 [Physics.ins-det ]. (Китайская физика C, появиться)
  9. ^ SNOLAB: Текущие эксперименты
  10. ^ а б 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 (24 августа 2015 г.). Обзор объекта SNOLAB и текущее развитие программы (PDF). Семинар SNOLAB по планированию будущего 2015. Получено 2015-12-03.
  12. ^ Джиллингс, Крис (9 сентября 2015 г.). Научная программа SNOLAB (PDF). XIV Международная конференция по темам астрономических частиц и подземной физики (TAUP2015). Турин. Получено 2015-11-30.
  13. ^ ГАЛО, 2012, получено 2019-11-14
  14. ^ Обсерватория гелия и свинца, 2012, получено 2019-11-14
  15. ^ SNEWS: система раннего предупреждения о сверхновых, 2012, получено 2019-11-14
  16. ^ ДАМИЧЕСКИЙ, 2012, получено 2019-11-15
  17. ^ Обзор DAMIC. (PDF), 2016-09-01, получено 2019-11-15
  18. ^ DAMIC теперь работает в SNOLAB, 2019-07-29, получено 2019-11-06
  19. ^ Кансело, Густаво (31 января 2014 г.). ДАМИЧЕСКИЙ эксперимент (PDF). Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES.
  20. ^ Филд, Луиза (23 апреля 2015 г.). «Самый большой детектор темной материи подстерегает 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, 2012-11-01, получено 2019-11-15
  23. ^ а б «PICO: поиск темной материи с помощью перегретой жидкости». 2019-07-29.
  24. ^ а б Крислер, Майкл Б. (21 августа 2013 г.). PICO 250-литровый эксперимент с темной материей в пузырьковой камере (PDF). Семинар SNOLAB по планированию будущих проектов 2013. п. 3. Получено 2015-12-03. ЧИСЛО ПИКАССО + COUPP = PICO
  25. ^ Нилсон, Рассел (2013-12-16). Отчет о статусе COUPP / PICO (PDF). Встреча всех экспериментаторов Fermilab. п. 7. Получено 2015-12-03. COUPP и PICASSO объединились в коллаборацию PICO для поиска темной материи с помощью детекторов перегретой жидкости.
  26. ^ PICO: поиск темной материи с помощью перегретых жидкостей, 2019-07-29, получено 2019-11-15
  27. ^ ПЛАМЯ, 2012, получено 2019-11-15
  28. ^ РЕМОНТ, 2012, получено 2019-11-15
  29. ^ «Эксперимент с темной материей второго поколения в компании SNOLAB» (Пресс-релиз). СНОЛАБ. 2014-07-18. Получено 2014-09-18.
  30. ^ Сааб, Тарек (01.08.2012). "Поиск темной материи SuperCDMS" (PDF). Летний институт SLAC 2012. Национальная ускорительная лаборатория SLAC. Получено 2012-11-28.
  31. ^ Начинается строительство одного из самых чувствительных в мире экспериментов с темной материей, 2018-05-07, получено 2019-11-15
  32. ^ Рау, Вольфганг (2016-09-01), SuperCDMS в SNOLAB (PDF), получено 2019-11-15
  33. ^ НОВОСТИ, 2012, получено 2019-11-15
  34. ^ Новые эксперименты со сферами-газом, 2019, получено 2019-11-15
  35. ^ "Эксперимент КУПП - Е961".
  36. ^ Наука в SNOLAB
  37. ^ а б Behnke, E .; Behnke, J .; Brice, S.J .; Broemmelsiek, D .; Воротник, J.I .; Коннер, А .; Купер, П.С.; Crisler, M .; Dahl, C.E .; Фустин, Д .; Grace, E .; Hall, J .; Hu, M .; Левин, I .; Lippincott, W.H .; Стон, Т .; Нания, Т .; Ramberg, E .; Робинсон, A.E .; Sonnenschein, A .; Szydagis, M .; Васкес-Хауреги, Э. (сентябрь 2012 г.). "Первые результаты поиска темной материи с помощью 4-килограммового CF3Я пузырчатая камера действовала в глубоком подземном помещении ». Физический обзор D. 86 (5): 052001–052009. arXiv:1204.3094. Bibcode:2012ПхРвД..86э2001Б. Дои:10.1103 / PhysRevD.86.052001. FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD.
  38. ^ а б c Смит, Найджел Дж. Т. (2013-09-08). «Развитие инфраструктуры для подземных лабораторий - опыт SNOLAB» (PDF). 13-я Международная конференция по темам астрономических частиц 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 с ним!» (2013-01-18)
  40. ^ а б 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 темам астрономических частиц и подземной физики. Асиломар, Калифорния. Получено 2014-11-21.
  42. ^ Покар, Андреа (8 сентября 2014 г.). Поиск двойного бета-распада без нейтрино с помощью EXO-200 и nEXO (PDF). Мастерская по колебаниям нейтрино. Отранто. Получено 2015-01-10.
  43. ^ Ян, Лян (8 июля 2016 г.). Состояние и перспективы экспериментов EXO-200 и nEXO (PDF). XXVII Международная конференция по физике нейтрино и астрофизике. Лондон. Видео доступно на Конференция Neutrino 2016 - пятница (часть 1) на YouTube.
  44. ^ Васкес-Хауреги, Эрик (25 июля 2017 г.). PICO-500L: Моделирование пузырьковой камеры объемом 500 л для поиска темной материи (PDF). TAUP2017.
  45. ^ Нобл, Т. (18 февраля 2009 г.). "SNOLAB: Исследования по физике частиц в Канаде" (PDF). п. 4.
  46. ^ Васкес-Хауреги, Эрик (30 января 2014 г.). Установки и экспериментальные разработки в СНОЛАБ (PDF). Четвертый международный семинар по проектированию подземной лаборатории ANDES.

внешняя ссылка

Координаты: 46 ° 28,3' с.ш. 81 ° 11,2'з.д. / 46,4717 ° с.ш. 81,1867 ° з.д. / 46.4717; -81.1867 (СНОЛАБ поверхностное строительство)