stringtranslate.com

Лаборатори Национали дель Гран Сассо

Laboratori Nazionali del Gran Sasso ( LNGS ) — крупнейший подземный исследовательский центр в мире. Расположенный у подножия горы Гран-Сассо в Италии , он хорошо известен исследованиями в области физики элементарных частиц, проводимыми INFN . Помимо наземной части лаборатории, под горой есть обширные подземные сооружения. Ближайшие города — Л'Акуила и Терамо . Объект расположен примерно в 120 км от Рима .

Основная задача лаборатории - проводить эксперименты, требующие низкого фонового окружения, в области физики астрочастиц , ядерной астрофизики и других дисциплин, которые могут извлечь выгоду из ее характеристик и инфраструктуры. LNGS, как и три другие европейские подземные лаборатории астрочастиц ( Laboratoire Souterrain de Modane , Laboratorio subterráneo de Canfranc и Boulby Underground Laboratory ), является членом координационной группы ILIAS.

Удобства

Лаборатория состоит из наземного объекта, расположенного на территории национального парка Гран-Сассо и Монти-делла-Лага , и обширных подземных объектов, расположенных рядом с туннелем автострады Трафоро-дель-Гран-Сассо длиной 10 км .

Первые крупные эксперименты на СПГ прошли в 1989 году; Позже помещения были расширены, и сейчас это крупнейшая подземная лаборатория в мире. [1]

Здесь есть три основных экспериментальных зала с цилиндрическими сводами , каждый примерно 20 м в ширину, 18 м в высоту и 100 м в длину. [1] Они обеспечивают примерно 3×20×100=6000 м 2 (65 000 кв. футов) площади и 3×20×(8+10×π/4)×100=95 100 м 3 (3 360 000 куб. футов) объема. . Общая площадь объекта, включая небольшие помещения и различные соединительные туннели, составляет 17 800 м 2 (192 000 кв. футов) и 180 000 м 3 (6 400 000 куб. футов). [2] [1]

Экспериментальные залы покрыты скалой высотой около 1400 м, защищающей эксперименты от космических лучей . Обеспечивая защиту около 3400 метров водного эквивалента (МВт), это не самая глубокая подземная лаборатория, но тот факт, что к ней можно добраться без использования шахтных лифтов, делает ее очень популярной.

Исследовательские проекты

Нейтринные исследования

С конца августа 2006 года ЦЕРН направляет пучок мюонных нейтрино из ускорителя CERN SPS в лабораторию Гран-Сассо, расположенную в 730 км, где они обнаруживаются детекторами OPERA и ICARUS , в рамках исследования нейтринных осцилляций , которые улучшат результаты результаты эксперимента Fermilab to MINOS .

В мае 2010 года Люсия Вотано , директор лабораторий Гран-Сассо, объявила: «Эксперимент OPERA достиг своей первой цели: обнаружение тау-нейтрино , полученного в результате трансформации мюонного нейтрино , произошедшей во время путешествия из Женевы в Лаборатория Гран-Сассо». [3] Это было первое наблюдаемое событие-кандидат тау-нейтрино в пучке мюонных нейтрино, что стало еще одним доказательством того, что нейтрино имеют массу. [4] (Исследование впервые установило, что нейтрино имеют массу, в 1998 году на детекторе нейтрино Супер-Камиоканде. [5] [6] ) Нейтрино должны иметь массу, чтобы произошла эта трансформация; это отклонение от классической Стандартной модели физики элементарных частиц , которая предполагала, что нейтрино не имеют массы. [6] [7]

В лаборатории (по состоянию на 2018 год) действует попытка определить майорановскую /дираковскую природу нейтрино, получившая название CUORE (Криогенная подземная обсерватория редких событий). Детектор защищен свинцом, найденным после кораблекрушения древнего Рима, из-за более низкой радиоактивности древнего свинца, чем недавно отчеканенного свинца. Артефакты были переданы CUORE из Национального археологического музея в Кальяри . [8]

В сентябре 2011 года Дарио Отьеро, исследователь из Института ядерной физики в Лионе, Франция, представил предварительные результаты, указывающие на то, что нейтрино, произведенные в ЦЕРН, прибывали к детектору OPERA примерно на 60 нс раньше, чем если бы они двигались со скоростью света. [9] Эта аномалия нейтрино со скоростью, превышающей скорость света, не была сразу объяснена. [10] Результаты были впоследствии исследованы и признаны ошибочными. Они были вызваны дефектом оптоволоконного кабеля в приемнике OPERA лаборатории [11] , что привело к позднему поступлению тактового сигнала, с которым сравнивалось прибытие нейтрино. Хотя официальное заявление, опубликованное OPERA, не декларирует никаких аномалий в скорости нейтрино [12] и, следовательно, дело полностью раскрыто, развитие истории дало сообществу паузу для размышлений.

В 2014 году Борексино впервые непосредственно измерил нейтрино в результате первичного процесса протон-протонного синтеза на Солнце. Этот результат опубликован на журнале Nature. Это измерение согласуется с ожиданиями, полученными на основе стандартной солнечной модели Дж. Бахколла , а также теории осцилляций солнечных нейтрино, описанной теорией MSW. В 2020 году Борексино измерил также солнечные нейтрино, происходящие из цикла CNO - процесса термоядерного синтеза, обычного для звезд-гигантов, но редкого для Солнца (только 1% вырабатываемой Солнцем энергии). [13] Благодаря этому результату Борексино раскрыл оба процесса, питающие Солнце и многие звезды главной последовательности.

Эксперименты

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abc «Годовой отчет INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso за 2011 год» (PDF) . п. 4 . Проверено 16 августа 2015 г.
  2. ^ Мирамонти, Лино (31 марта 2005 г.). «Европейские подземные лаборатории: обзор». Материалы конференции AIP . 785 : 3–11. arXiv : hep-ex/0503054 . Бибкод : 2005AIPC..785....3M. дои : 10.1063/1.2060447. S2CID  5793486.
  3. ^ Частица Хамелеон, пойманная в процессе изменения, Пресс-релиз, ЦЕРН , 31 мая 2010 г., по состоянию на 22 ноября 2016 г.
  4. ^ Агафонова, Н.; Александров, Андрей; Алтынок, Осман; Амбросио, Микеланджело; Анохина Анна М.; Аоки, Сигэки; и другие. (2010). «Наблюдение первого события-кандидата ν τ в эксперименте OPERA в пучке CNGS». Буквы по физике Б. 691 (3): 138–145. arXiv : 1006.1623 . Бибкод : 2010PhLB..691..138A. doi :10.1016/j.physletb.2010.06.022. S2CID  119256958.
  5. ^ Шехтер, Джозеф; Валле, Хосе ВФ (1980). «Массы нейтрино в теориях SU(2) ⊗ U(1)». Физический обзор D . 22 (9): 2227–2235. Бибкод : 1980PhRvD..22.2227S. doi :10.1103/PhysRevD.22.2227.
  6. ^ ab Новый эксперимент направлен на раскрытие тайны массы нейтрино, 4 ноября 2014 г., по состоянию на 3 октября 2021 г.
  7. ^ Коттингем, Западная Нью-Йорк; Гринвуд, Д.А. (2007). Введение в стандартную модель физики элементарных частиц (2-е изд.). Издательство Кембриджского университета.
  8. ^ Носенго, Никола (2010). «Римские слитки для защиты детектора частиц». Природа . дои : 10.1038/news.2010.186 .
  9. ^ Батлер, Деклан; Каллауэй, Юэн; Проверьте Хайден, Эрика; Сираноски, Дэвид; Хэнд, Эрик; Носенго, Никола; Сэмюэл Райх, Евгения; Толлефсон, Джефф; Яхия, Мохаммед (2011). «365 дней: 10 природы». Природа . 480 (7378): 437–445. Бибкод : 2011Natur.480..437B. дои : 10.1038/480437a . PMID  22193082. S2CID  12834643.
  10. ^ Брамфилд, Джефф (2011). «Частицы нарушают предел скорости света». Природа . дои : 10.1038/news.2011.554.
  11. ↑ Нейтрино, отправленные из ЦЕРН в Гран-Сассо, соблюдают космический предел скорости, 8 июня 2012 г.
  12. ^ Адам, Т.; и другие. ( Коллаборация OPERA ) (2012). «Измерение скорости нейтрино детектором ОПЕРА в пучке КПГ». Журнал физики высоких энергий . 2012 (10): 93. arXiv : 1109.4897 . Бибкод : 2012JHEP...10..093A. doi : 10.1007/JHEP10(2012)093. S2CID  17652398.
  13. ^ Первое обнаружение солнечных нейтрино из цикла CNO с помощью Borexino, Indico- FNAL , 23 июня 2020 г.

Внешние ссылки

Викискладе есть медиафайлы, связанные с Laboratori Nazionali del Gran Sasso .