SNOLAB es un laboratorio científico subterráneo canadiense que se especializa en física de neutrinos y materia oscura. Situado a 2 km debajo de la superficie en Vale 's Creighton níquel mina cerca de Sudbury , Ontario , SNOLAB es una ampliación de las instalaciones existentes construidos para el original Sudbury Neutrino Observatorio experimento neutrino solar (SNO).
SNOLAB es la instalación de sala limpia operativa más profunda del mundo. Aunque se accede a través de una mina activa, el laboratorio propiamente dicho se mantiene como una sala limpia de clase 2000 , con niveles muy bajos de polvo y radiación de fondo . Los 2070 m (6800 pies) de roca de sobrecarga de SNOLAB proporcionan protección equivalente a 6010 metros de agua (MWE) contra los rayos cósmicos, proporcionando un entorno de fondo bajo para experimentos que requieren altas sensibilidades y tasas de conteo extremadamente bajas . [1]La combinación de gran profundidad y limpieza que ofrece SNOLAB permite estudiar interacciones extremadamente raras y procesos débiles. Además de la física de neutrinos y materia oscura, SNOLAB también alberga experimentos biológicos en un entorno subterráneo.
Historia
El Observatorio de Neutrinos de Sudbury fue el experimento subterráneo más profundo del mundo desde que los experimentos de Kolar Gold Fields terminaron con el cierre de esa mina en 1992. [2] Con el laboratorio subterráneo más profundo de América del Norte a 2100 metros de profundidad equivalente en agua , y el más profundo del mundo. en 4800 MWE, muchos otros grupos estaban interesados en realizar experimentos en la ubicación de 6000 MWE.
En 2002, la Fundación Canadiense para la Innovación aprobó la financiación para ampliar las instalaciones del SNO en un laboratorio de uso general [3], y se recibió más financiación en 2007 [4] y 2008. [5]
La construcción del espacio principal del laboratorio se completó en 2009, [6] y todo el laboratorio entró en funcionamiento como un espacio "limpio" en marzo de 2011. [7]
SNOLAB es el laboratorio subterráneo más profundo del mundo, vinculado con el Laboratorio subterráneo de Jinping de China desde 2011. Aunque CJPL tiene más rocas (2,4 km) por encima, la profundidad efectiva para fines científicos está determinada por el flujo de muones de rayos cósmicos, y la ubicación de la montaña de CJPL admite más muones del costado que la sobrecarga plana de SNOLAB . Los flujos de muones medidos son0,27 μ / m² / día (3,1 × 10 −10 μ / cm² / s ) en SNOLAB, [1] [se necesita una mejor fuente ] y0,305 ± 0,020 μ / m² / día ((3,53 ± 0,23) × 10 −10 μ / cm² / s ) en CJPL, [8] vinculado a la incertidumbre de medición. (A modo de comparación, la tasa en la superficie, al nivel del mar, es de aproximadamente 15 millones de μ / m² / día).
CJPL tiene la ventaja de tener menos radioisótopos en la roca circundante.
Experimentos
A noviembre de 2019[actualizar], SNOLAB alberga los siguientes experimentos : [9] [10] [3] [11] [12]
Detectores de neutrinos
- El experimento SNO + es un experimento de neutrinos que utiliza la cámara del experimento SNO original, pero utiliza un centelleador líquido en lugar de agua pesada de SNO. El alquilbenceno lineal , el centelleador, aumenta el rendimiento de luz y, por lo tanto, la sensibilidad, lo que permite que SNO + detecte no solo neutrinos solares, sino también geoneutrinos y neutrinos del reactor. El objetivo final de SNO + es observar la desintegración beta doble sin neutrinos (0vbb).
- HALO ( Helio y Observatorio de Plomo ) es un detector de neutrones que utiliza bloques de plomo en forma de anillo para detectar neutrinos de supernovas dentro de nuestra galaxia. [13] [14] HALO es parte del Sistema de Alerta Temprana de Supernova (SNEWS), una colaboración internacional de detectores sensibles a neutrinos que permitirá a los astrónomos la oportunidad de observar los primeros fotones visibles después de una supernova de colapso del núcleo. [15]
Detectores de materia oscura
- DAMIC: materia oscura en dispositivos acoplados cargados (CCD): un detector de materia oscura que utiliza CCD inusualmente gruesos para tomar imágenes de larga exposición de partículas que pasan a través del detector. Varias partículas tienen firmas conocidas y DAMIC busca encontrar algo nuevo que pueda señalar partículas de materia oscura. [16] [17] [18] [19]
- DEAP -3600 - Experimento de materia oscura con discriminación en forma de pulso de argón - es un detector de materia oscura de segunda generación que utiliza 3600 kg de argón líquido. Este experimento tiene como objetivo detectar partículas de materia oscura similares a WIMP a través del centelleo de argón, o pequeñas cantidades de luz detectadas por tubos fotomultiplicadores extremadamente sensibles . [20] [21] [22]
- El PICO 40L, un experimento de búsqueda de materia oscura de cámara de burbujas de tercera generación, [10] [23] es una fusión de las colaboraciones anteriores de PICASSO y COUPP. [24] [25] PICO opera usando fluidos sobrecalentados que forman pequeñas burbujas cuando la energía es depositada por interacciones de partículas. Estas burbujas son luego detectadas por cámaras de alta velocidad y micrófonos extremadamente sensibles. [26]
Experimentos biologicos
- LLAMA - Experimento de moscas en una mina - un experimento biológico que utiliza moscas de la fruta como organismo modelo para investigar las respuestas físicas al trabajo bajo una mayor presión atmosférica bajo tierra. [27]
- REPAIR: investigación de los efectos de la presencia y ausencia de radiación ionizante: un experimento biológico que investiga los efectos de la radiación de fondo baja sobre el crecimiento, el desarrollo y los mecanismos de reparación celular. [28]
Proyectos en construcción
- SuperCDMS (búsqueda de materia oscura supercriogénica) es un detector de materia oscura de segunda generación que utiliza cristales de silicio y germanio enfriados a 10 mK, una fracción de grado por encima del cero absoluto . Este experimento tiene como objetivo detectar partículas de materia oscura de baja masa a través de la deposición de energía muy pequeña en el cristal de las colisiones de partículas, lo que resulta en vibraciones detectadas por sensores. [29] [30] [31] [32]
- NEWS-G - Nuevos Experimentos con Esferas – Gas - es un detector de materia oscura contraelectrostático proporcional esférico de segunda generación que utiliza gases nobles en su estado gaseoso, a diferencia de los gases nobles líquidos utilizados en DEAP-3600 y miniCLEAN. El experimento NEWS original se encuentra en el Laboratoire Souterrain de Modane . [33] [34]
Experimentos fuera de servicio
- El experimento original del Observatorio de Neutrinos de Sudbury basado en agua pesada ,
- El proyecto subterráneo POLARIS en SNOLAB (PUPS), observando señales sísmicas a profundidad en roca muy dura ,
- La cámara de burbujas COUPP de 4 kg de búsqueda de materia oscura de primera generación, [35] [36] [37] ya no está en funcionamiento. [38] [39]
- La búsqueda de materia oscura DEAP -1 , [38] [37] y
- La búsqueda de materia oscura de PICASSO . [40] [4]
- Detector de materia oscura MiniCLEAN (Astrofísica criogénica de baja energía con gases nobles ), [10] : 24–32
Proyectos futuros
Experimentos planificados adicionales han solicitado espacio de laboratorio, como el nEXO de próxima generación , [41] [42] [23] [43] [24] y el Experimento COBRA busca la desintegración beta doble sin neutrinos . [38] [40] También hay planes para un detector PICO-500L más grande. [44]
El tamaño total de las instalaciones subterráneas de SNOLAB, incluidos los espacios para servicios públicos y los espacios para el personal, es: [45] [46]
Excavado | Cuarto limpio | Laboratorio | |
---|---|---|---|
Espacio de piso | 7.215 m² 77.636 pies² | 4.942 m² 53.180 pies² | 3,055 m² 32,877 pies² |
Volumen | 46,648 m³ 1,647,134 pies³ | 37,241 m³ 1,314,973 pies³ | 29,555 m³ 1,043,579 pies³ |
Referencias
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La construcción del laboratorio ya está completa. Todos los servicios se han instalado en todas las áreas. La última área del laboratorio ahora recibió la designación de "limpia" y se abrió para su ocupación en marzo de 2011. Esto significa que todo el laboratorio está funcionando como un laboratorio limpio y lleva el espacio total del laboratorio a aproximadamente 50 000 pies 2 .
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A finales de abril, se unirá a otros detectores subterráneos de todo el mundo en la carrera por encontrar materia oscura.
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enlaces externos
- Sitio web de SNOLAB
- Presentaciones francesas de SNOLAB
- "Experimento de la cueva" . Ciencia WIRED . Episodio 104. 2007-10-24. PBS.[ enlace muerto permanente ]
- Jepsen, Kathryn (5 de noviembre de 2012). "Viaje a SNOLAB" . Simetría . ISSN 1931-8367 . Consultado el 26 de noviembre de 2012 .
- Semeniuk, Ivan (22 de marzo de 2014). "Profundizando bajo tierra en Canadá en busca de materia oscura" . El globo y el correo . Consultado el 22 de marzo de 2014 .
- Larmour, Adelle (1 de septiembre de 2008). "Redpath completa la expansión de SNOLAB de $ 65 millones" . Revista de soluciones mineras de Sudbury . Consultado el 3 de diciembre de 2015 .
Coordenadas : 46 ° 28.3′N 81 ° 11.2′W / 46.4717 ° N 81.1867 ° W / 46,4717; -81.1867 ( Edificio de superficie SNOLAB )