SNOLAB - SNOLAB

SNOLAB je kanadský podzemní věda laboratoř se specializací na fyrinky neutrin a temné hmoty. Nachází se 2 km pod povrchem v Údolí je Creighton nikl těžit u Sudbury, Ontario „SNOLAB je rozšířením stávajících zařízení postavených pro původní Sudbury Neutrino Observatory (SNO) experiment solárních neutrin.

Povrchová stavba SNOLAB. Přístup do podzemních zařízení je zajištěn nedalekým důlním výtahem provozovaným společností Vale Limited

SNOLAB je nejhlubší provozovna čistých prostor na světě. Přestože je přístupná prostřednictvím aktivního dolu, vlastní laboratoř je udržována jako třída 2000 čistý pokoj s velmi nízkou úrovní prach a záření na pozadí. 2070 m (6800 stop) nadložní horniny společnosti SNOLAB poskytuje 6010 vodoměrný ekvivalent (MWE) stínění před kosmickými paprsky, poskytující prostředí s nízkým pozadím pro experimenty vyžadující vysoké citlivost a extrémně nízký počet sazby.[1] Kombinace velké hloubky a čistoty, kterou poskytuje SNOLAB, umožňuje studium extrémně vzácných interakcí a slabých procesů. Kromě fyziky neutrin a temné hmoty je SNOLAB také hostitelem biologických experimentů v podzemním prostředí.

Dějiny

Sudbury Neutrino Observatory byl nejhlubší podzemní experiment na světě od doby Kolar Gold Fields experimenty skončila uzavřením dolu v roce 1992.[2] S nejhlubší podzemní laboratoří v Severní Americe ve 2100vodoměrný ekvivalent hloubka a nejhlubší na světě s 4800 MWE, mnoho dalších skupin se zajímalo o provádění experimentů v místě 6000 MWE.

V roce 2002 financování schválila Kanadská nadace pro inovace rozšířit zařízení SNO na univerzální laboratoř,[3] a další financování bylo přijato v roce 2007[4] a 2008.[5]

Stavba hlavních laboratorních prostor byla dokončena v roce 2009,[6] v březnu 2011 byla celá laboratoř uvedena do provozu jako „čistý“ prostor.[7]

SNOLAB je nejhlubší podzemní laboratoř na světě spojená s Čínská podzemní laboratoř od roku 2011. Ačkoli má CJPL nad sebou více hornin (2,4 km), efektivní hloubku pro vědecké účely určuje tok mionového toku kosmického záření a horská poloha CJPL připouští více mionů ze strany, než je plochý SNOLAB přetížit. Naměřené mionové toky jsou 0,27 μ / m² / den (3.1×10−10 μ / cm² / s) ve společnosti SNOLAB,[1][je zapotřebí lepší zdroj ] a 0.305±0,020 μ / m² / den ((3.53±0.23)×10−10 μ / cm² / s) ve společnosti CJPL,[8] souvisí s nejistotou měření. (Pro srovnání, rychlost na povrchu, na úrovni hladiny moře, je asi 15 milionů μ / m² / den.)

CJPL má výhodu menšího množství radioizotopů v okolní hornině.

Experimenty

Od listopadu 2019, SNOLAB hostí následující experimenty:[9][10][3][11][12]

Detektory neutrin

  • SNO + experiment je neutrino experimentovat s použitím původní experimentální komory SNO, ale s použitím kapalného scintilátoru místo těžké vody ze SNO. Lineární alkylbenzen scintilátor zvyšuje výtěžek světla a tím i citlivost, což umožňuje SNO + detekovat nejen sluneční neutrina, ale také geoneutrina a neutrina v reaktoru. Konečným cílem SNO + je pozorování neutrinový dvojitý rozpad beta (0vbb).
  • HALO (Helium a vedoucí observatoře ) je detektor neutronů, který k detekci neutrin používá kruhové olověné bloky supernovy v naší galaxii.[13][14] HALO je součástí systému včasného varování Supernova (SNEWS), což je mezinárodní spolupráce detektorů citlivých na neutrin, která umožní astronomům pozorovat první fotony viditelné po supernově sbalené jádrem.[15]

Detektory temné hmoty

  • DAMIC - Dark Matter in Charged Coupled Devices (CCD) - detektor temné hmoty využívající neobvykle silné CCD k pořizování dlouhých expozičních snímků částic procházejících detektorem. Různé částice mají známé podpisy a DAMIC se snaží najít něco nového, co by mohlo signalizovat částice temné hmoty.[16][17][18][19]
  • DEAP -3600 - Dark Matter Experiment using Argon Pulse-shape Discrimination - je detektor generace temné hmoty druhé generace využívající 3600 kg kapalného argonu. Tento experiment si klade za cíl detekovat WIMP - jako částice temné hmoty pomocí argonové scintilace nebo malé množství světla detekované extrémně citlivými fotonásobiče. [20][21][22]
  • PICO 40L, experiment třetí generace pro vyhledávání temné hmoty v bublinové komoře,[10][23] je sloučením prvního PICASSO a COUPP spolupráce.[24][25] PICO pracuje s použitím přehřátých tekutin, které vytvářejí malé bubliny, když se energie ukládá interakcí částic. Tyto bubliny pak detekují vysokorychlostní kamery a extrémně citlivé mikrofony.[26]

Biologické experimenty

  • FLAME - Flies in a Mine Experiment - biologický experiment využívající ovocné mušky jako modelový organismus ke zkoumání fyzikálních reakcí na práci při zvýšeném atmosférickém tlaku v podzemí.[27]
  • OPRAVA - Výzkum účinků přítomnosti a nepřítomnosti ionizujícího záření - biologický experiment zkoumající účinky nízkého pozadí záření na růst, vývoj a mechanismy opravy buněk.[28]

Projekty ve výstavbě

  • SuperCDMS - superkryogenní hledání temné hmoty - je detektor druhé generace temné hmoty využívající krystaly křemíku a germania ochlazené na 10 mK, o zlomek stupně výše absolutní nula. Tento experiment si klade za cíl detekovat částice temné hmoty s nízkou hmotností prostřednictvím velmi malé depozice energie v krystalu při srážkách částic, což má za následek vibrace detekované senzory. [29][30][31][32]
  • NEWS-G - Nové experimenty se koulemi - plynem - je sférický proporcionální čítač elektrostatického detektoru temné hmoty druhé generace využívající vzácné plyny v plynném stavu, na rozdíl od kapalných vzácných plynů používaných v DEAP-3600 a miniCLEAN. Původní experiment NEWS je na webu Laboratoire Souterrain de Modane.[33][34]

Vyřazené experimenty

Budoucí projekty

Další plánované experimenty si vyžádaly laboratorní prostor, jako je nová generace nEXO,[41][42][23][43][24] a Experiment COBRA hledá neutrin dvojitý rozpad beta.[38][40] Existují také plány na větší detektor PICO-500L.[44]

Celková velikost podzemních zařízení SNOLAB, včetně technických a personálních prostor, je:[45][46]

VykopanéČistý pokojLaboratoř
Podlaha7 215 m²
77 636 ft²		4 942 m²
53 180 ft²		3 055 m²
32 877 ft²
Objem46 648 m³
1 647 134 ft³		37 241 m³
1314 973 ft³		29 555 m³
1 043 579 ft³

Reference

  1. ^ A b Uživatelská příručka SNOLAB Rev. 2 (PDF), 2006-06-26, s. 13, vyvoláno 2013-02-01
  2. ^ Mondal, Naba K. (leden 2004). „Status India-based Neutrino Observatory (INO)“ (PDF). Sborník indické národní akademie věd. 70 (1): 71–77. Citováno 2007-08-28.
  3. ^ A b „Kanada vybrala 9 projektů, které povedou v mezinárodním výzkumu“ (Tisková zpráva). Kanadská nadace pro inovace. 20. 06. 2002. Citováno 2007-09-21.
  4. ^ A b „Provincie podporuje expanzi nejhlubší laboratoře na světě spravované Carletonskou univerzitou“ (Tisková zpráva). Carleton University. 2007-08-21. Citováno 2007-09-21.
  5. ^ „Nové financování podpoří provoz podzemních laboratoří, protože SNOLAB se blíží dokončení“ (PDF) (Tisková zpráva). SNOLAB. 2008-01-18. Citováno 2008-02-26.
  6. ^ Duncan, Fraser (2009-08-27). „Stav zařízení SNOLAB“ (PDF).
  7. ^ „Aktualizace SNOLAB, duben 2011“. Archivovány od originál dne 06.07.2011. Citováno 2011-07-11. Výstavba laboratoře je nyní dokončena. Všechny služby byly nainstalovány ve všech oblastech. Poslední oblast laboratoře nyní dostala označení „čisté“ a byla otevřena pro obsazení v březnu 2011. To znamená, že celá laboratoř funguje jako čistá laboratoř a přináší celkový prostor laboratoře na přibližně 50 000 stop2.
  8. ^ Gui, Zuyi; et al. (Spolupráce JNE) (13. října 2020). „Měření toku mionů v podzemní laboratoři Jinping v Číně“. arXiv:2007.15925 [physics.ins-det ]. (Čínská fyzika C., objevit se)
  9. ^ SNOLAB: Aktuální experimenty
  10. ^ A b C Noble, Tony (2014-01-31). Fyzika temné hmoty na SNOLAB a Future Prospects (PDF). Čtvrtý mezinárodní workshop pro návrh podzemní laboratoře ANDES.
  11. ^ Duncan, Fraser (2015-08-24). Přehled facility SNOLAB a vývoj aktuálního programu (PDF). Workshop SNOLAB pro budoucí plánování 2015. Citováno 2015-12-03.
  12. ^ Jillings, Chris (9. září 2015). Vědecký program SNOLAB (PDF). XIV Mezinárodní konference o tématech z astročástic a fyziky podzemí (TAUP2015). Turín. Citováno 2015-11-30.
  13. ^ SVATOZÁŘ, 2012, vyvoláno 2019-11-14
  14. ^ Helium a vedoucí observatoře, 2012, vyvoláno 2019-11-14
  15. ^ SNEWS: Systém včasného varování Supernova, 2012, vyvoláno 2019-11-14
  16. ^ DAMIC, 2012, vyvoláno 2019-11-15
  17. ^ Přehled DAMIC. (PDF), 2016-09-01, vyvoláno 2019-11-15
  18. ^ DAMIC nyní běží na SNOLAB, 2019-07-29, vyvoláno 2019-11-06
  19. ^ Cancelo, Gustavo (2014-01-31). Experiment DAMIC (PDF). Čtvrtý mezinárodní workshop pro návrh podzemní laboratoře ANDES.
  20. ^ Field, Louisa (23. dubna 2015). „Největší detektor temné hmoty čeká na asociální WIMP“. Nový vědec (3108). Na konci dubna se připojí k dalším podzemním detektorům po celém světě v závodě o hledání temné hmoty.
  21. ^ DEAP, 2012, vyvoláno 2019-11-15
  22. ^ Detektor DEAP-3600, 2012-11-01, vyvoláno 2019-11-15
  23. ^ A b „PICO: Hledání temné hmoty s přehřátými tekutinami“. 2019-07-29.
  24. ^ A b Crisler, Michael B. (21. srpna 2013). Experiment PICO 250 litrů bublinové komory s temnou hmotou (PDF). Workshop plánování budoucích projektů SNOLAB 2013. p. 3. Citováno 2015-12-03. PICASSO + COUPP = PICO
  25. ^ Neilson, Russell (16. 12. 2013). Zpráva o stavu COUPP / PICO (PDF). Setkání všech experimentátorů Fermilab. p. 7. Citováno 2015-12-03. COUPP a PICASSO se spojili a vytvořili spolupráci PICO při hledání temné hmoty pomocí detektorů přehřáté kapaliny.
  26. ^ PICO: Hledání temné hmoty s přehřátými kapalinami, 2019-07-29, vyvoláno 2019-11-15
  27. ^ PLAMEN, 2012, vyvoláno 2019-11-15
  28. ^ OPRAVIT, 2012, vyvoláno 2019-11-15
  29. ^ „Experiment temné hmoty druhé generace přichází do SNOLAB“ (Tisková zpráva). SNOLAB. 18. 07. 2014. Citováno 2014-09-18.
  30. ^ Saab, Tarek (01.08.2012). „Hledání SuperCDMS Dark Matter“ (PDF). SLAC Summer Institute 2012. SLAC National Accelerator Laboratory. Citováno 2012-11-28.
  31. ^ Stavba začíná u jednoho z nejcitlivějších experimentů temné hmoty na světě, 2018-05-07, vyvoláno 2019-11-15
  32. ^ Rau, Wolfgang (01.09.2016), SuperCDMS ve společnosti SNOLAB (PDF), vyvoláno 2019-11-15
  33. ^ ZPRÁVY, 2012, vyvoláno 2019-11-15
  34. ^ Nové experimenty se sférickými plyny, 2019, vyvoláno 2019-11-15
  35. ^ „COUPP Experiment - E961“.
  36. ^ Věda na SNOLAB
  37. ^ A b Behnke, E .; Behnke, J .; Brice, S.J .; Broemmelsiek, D .; Collar, J.I .; Conner, A .; Cooper, P.S .; Crisler, M .; Dahl, C.E .; Fustin, D .; Grace, E .; Hall, J .; Hučení.; Levine, I .; Lippincott, W. H .; Moan, T .; Nania, T .; Ramberg, E .; Robinson, A.E .; Sonnenschein, A .; Szydagis, M .; Vázquez-Jáuregui, E. (září 2012). „První výsledky hledání temné hmoty ze 4 kg CF3Bublinová komora fungovala v hlubokém podzemním prostoru “. Fyzický přehled D. 86 (5): 052001–052009. arXiv:1204.3094. Bibcode:2012PhRvD..86e2001B. doi:10.1103 / PhysRevD.86.052001. FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD.
  38. ^ A b C Smith, Nigel J.T. (08.09.2013). „Rozvoj infrastruktury pro podzemní laboratoře - zkušenosti SNOLAB“ (PDF). 13. mezinárodní konference o tématech z astropartiklů a fyziky podzemí. Asilomar, Kalifornie.
  39. ^ „Starý detektor COUPP využívající technologii bublinové komory k hledání temné hmoty. Momentálně nefunguje, protože má větší detektor, se kterým se dá sestavit a hrát si!“ (2013-01-18)
  40. ^ A b Smith, Nigel (17. června 2015). Advanced Instrumentation Techniques in SNOLAB (PDF). Kongres Kanadské asociace fyziků 2015.
  41. ^ Sinclair, David (12. září 2013). Vědecký program SNOLAB. 13. mezinárodní konference o tématech z astropartiklů a fyziky podzemí. Asilomar, Kalifornie. Citováno 2014-11-21.
  42. ^ Pocar, Andrea (8. září 2014). Hledání dvojitého rozkladu beta bez neutrin pomocí EXO-200 a nEXO (PDF). Workshop Neutrino Oscillation. Otranto. Citováno 2015-01-10.
  43. ^ Yang, Liang (8. července 2016). Stav a vyhlídky experimentů EXO-200 a nEXO (PDF). XXVII Mezinárodní konference o fyzice neutrin a astrofyzice. Londýn. Video k dispozici na Konference Neutrino 2016 - pátek (1. část) na Youtube.
  44. ^ Vázquez-Jáuregui, Eric (2017-07-25). PICO-500L: Simulace pro 500L bublinkovou komoru pro hledání temné hmoty (PDF). TAUP2017.
  45. ^ Noble, T. (2009-02-18). „SNOLAB: AstroParticle-Physics Research in Canada“ (PDF). p. 4.
  46. ^ Vázquez-Jáuregui, Eric (2014-01-30). Vývoj zařízení a experimentů ve společnosti SNOLAB (PDF). Čtvrtý mezinárodní workshop pro návrh podzemní laboratoře ANDES.

externí odkazy

Souřadnice: 46 ° 28,3 'severní šířky 81 ° 11,2 'z / 46,4717 ° N 81,1867 ° W / 46.4717; -81.1867 (Povrchová stavba SNOLAB)