SNOLAB

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Это старая версия этой страницы, сохранённая Nik nsu (обсуждение | вклад) в 18:41, 13 мая 2017 (→Эксперименты). Она может серьёзно отличаться от текущей версии.
Перейти к навигации Перейти к поиску

SNOLAB - канадская подземная физическая лаборатория расположенная на глубине 2 км в никелевом руднике Вейла Крейтон в Садбери, Онтарио. После завершения первоначального эксперимента по наблюдению над нейтрино в Садбери (SNO), объекты инфраструктуры были расширены до постоянной подземной лаборатории. 

SNOLAB, здание на поверхность. Оно соединено с подземной лабораторией узкоколейкой железной дорогой. 

Хотя доступ осуществляется через шахту, сама лаборатория поддерживается как чистая комната класса 2000 с очень низким уровнем пыли и фоновой радиации. 

SNOLAB вторая по глубине расположения подземная лаборатория в мире (после лаборатории Цзиньпин в Китае, на момент 2016 года). Ее покрывающая порода толщиной в 2070 м обеспечивает экранирование от космических лучей в 6010 м водного эквивалента (m.w.e), обеспечивая условия низкого фона для экспериментов, требующих высокой чувствительности и необходимости детектирования событий, происходящих с низкой частоты.[1]

История

На момент своего старта обсерватория SNO была самым глубоким подземным экспериментом в мире (4800 m.w.e), так как эксперименты на золотом руднике Колар закончились закрытием этой шахты в 1992 году[2]. Многие группы исследователей были заинтересованы в проведении экспериментов на глубине в 6000 m.w.e. 

В 2002 году Канадским фондом инноваций было одобрено финансирование для расширения объектов SNO в лаборатории общего назначения[3], и в 2007[4] и 2008[5] годах было получено больше средств. 

Строительство основного лабораторного пространства было завершено в 2009 году[6], и вся лаборатория вступила в эксплуатацию в качестве «чистого» пространства в марте 2011 года.[7]

SNOLAB на короткое время стала самой глубокой подземной лабораторией в мире, до тех пор, пока она не была превзойдена подземной лабораторией Цзиньпин в Китае (CJPL) глубиной 2,4 км в конце 2010 года. В CJPL достигается поток мюонов менее 0,2 μ/м²/день[8], что немного меньше, чем в SNOLAB 0,27 μ/м²/день[1]. (Для сравнения, поток мююонов поверхности (на уровне моря) составляет около 15 миллионов μ/м²/день). 

Планировавшаяся лаборатория DUSEL в США, которая была бы глубже, подверглась значительному сокращению, после того как Национальный научный фонд отказал в финансировании в 2010 году[9].

Эксперименты

По состоянию на сентябрь 2015 года SNOLAB проводит пять физических экспериментов:[10][11]:2[12][13]

  • HALO (гелий-свинцовая обсерватория) детектор нейтрино от сверхновых
  • DAMIC детектор темной материи[14][15]
  • Прототип поиска темной материи PICO 2L[11]:41[16] (PICO - это слияние бывших кооперативов PICASSO и COUPP)[17][18]
  • Поиски темного вещества второго поколения PICO-60[19], ранее называвшиеся COUPP-60[20]
  • Детектор темного вещества DEAP-3600 второго поколения[21], использующий 3600 кг жидкого аргона[11]:14,21

В настоящее время строятся еще четыре эксперимента:[10][12][13]

  • SNO+ нейтринный детектор (с использованием экспериментальной камеры SNO) 
  • MiniCLEAN (криогенная низкоэнергетическая астрофизика с благородными газами) детектор темной материи[11]:24–32
  • SuperCDMS (криогенный поиск темной материи) [22][23]
  • Детектор DAMIC100[15]:31

Пять экспериментов завершены и больше не работают:

  • Первоначальный эксперимент SNO
  • Проект POLARIS наблюдающий сейсмические сигналы в толще очень твердой скалы 
  • Поиски темной материи первой ступени 4-килограммовой камеры COUPP первого поколения[24][25][26], больше не функционирует[27]:25[28]
  • Поиск темной материи DEAP-1 [27]:25
  • Поиск темной материи PICASSO [29]:3

В дополнительных запланированных экспериментах было запрошено лабораторное пространство, такое как эксперимент nEXO[30][31]:16[32]:17 COBRA следующего поколения для поиска безнейтринного двойного бета-распада[27]:27 и детектор электростатического темного вещества New Experiments With Spheres (NEWS) [33]. Существуют также планы для более крупного детектора PICO-250L.[11]:44[17]

Общая площадь SNOLAB подземных сооружений, в том числе бытовых помещений и персонала пространств:[34][35]:26

Раскопки Чистый номер Чистые комнаты Лаборатория
Площадь пола 7,215 м2 4,942 м2 3,055 м2
Объем 46,648 м3 37,241 м3 29,555 м3

Ссылки

  1. ↑ 1 2 SNOLAB User's Handbook Rev. 2 (PDF), 2006-06-26, p. 13, Дата обращения: 1 февраля 2013
  2. ↑ Mondal, Naba K. (January 2004). "Status of India-based Neutrino Observatory (INO)" (PDF). Proceedings of the Indian National Science Academy. 70 (1): 71—77. Дата обращения: 28 августа 2007.
  3. ↑ "Canada selects 9 projects to lead in international research" (Press release). Canada Foundation for Innovation. 2002-06-20. Дата обращения: 21 сентября 2007.
  4. ↑ "Province Supports Expansion of World's Deepest Lab Administered by Carleton University" (Press release). Carleton University. 2007-08-21. Дата обращения: 21 сентября 2007.
  5. ↑ "New Funding will Support Underground Lab Operations as SNOLAB nears Completion" (PDF) (Press release). SNOLAB. 2008-01-18. Дата обращения: 26 февраля 2008.
  6. ↑ Duncan, Fraser SNOLAB Facility Status (27 августа 2009).
  7. ↑ http://www.snolab.ca/public/updates/index.html
  8. ↑ WU Yu-Cheng; HAO Xi-Qing; YUE Qian; LI Yuan-Jing; CHENG Jian-Ping; KANG Ke-Jun; CHEN Yun-Hua; LI Jin; LI Jian-Min; LI Yu-Lan; LIU Shu-Kui; MA Hao; REN Jin-Bao; SHEN Man-Bin; WANG Ji-Min; WU Shi-Yong; XUE Tao; YI Nan; ZENG Xiong-Hui; ZENG Zhi; ZHU Zhong-Hua (August 2013), "Measurement of Cosmic Ray Flux in China JinPing underground Laboratory", Chinese Physics C, 37 (8), arXiv:1305.0899, Bibcode:2013ChPhC..37h6001W, doi:10.1088/1674-1137/37/8/086001
  9. ↑ Pitlick, Wendy (2011-07-15), "DUSEL no more", Black Hills Pioneer, Дата обращения: 26 ноября 2012, Lesko said the scaled back plans boil down to just one underground research campus. Originally, lab officials planned to build a major surface campus, a science campus 4,850 feet underground that included two lab modules, and a smaller lab module campus 7,400 feet underground. The Sanford Underground Research Facility, Lesko said, focuses on building just one campus at the 4,850-foot level that will host experiments in dark matter, double beta decay, and long baseline neutrino research.
  10. ↑ 1 2 SNOLAB: Current experiments
  11. ↑ 1 2 3 4 5 Noble, Tony (2014-01-31). Dark Matter Physics at SNOLAB and Future Prospects (PDF). Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory.
  12. ↑ 1 2 Duncan, Fraser (2015-08-24). Overview of the SNOLAB Facility and Current Programme Evolution (PDF). SNOLAB Future Planning Workshop 2015. Дата обращения: 3 декабря 2015.
  13. ↑ 1 2 Jillings, Chris (9 September 2015). The SNOLAB science program (PDF). XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015). Torino. Дата обращения: 30 ноября 2015.
  14. ↑ DAMIC now running at SNOLAB, 2012-12-10, Дата обращения: 13 мая 2013
  15. ↑ 1 2 Cancelo, Gustavo (2014-01-31). The DAMIC experiment (PDF). Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory.
  16. ↑ PICO-2L now running at SNOLAB! (4 ноября 2013).
  17. ↑ 1 2 Crisler, Michael B. (21 August 2013). PICO 250-liter Bubble Chamber Dark Matter Experiment (PDF). SNOLAB Future Projects Planning Workshop 2013. p. 3. Дата обращения: 3 декабря 2015. PICASSO + COUPP = PICO
  18. ↑ Neilson, Russell (2013-12-16). COUPP/PICO Status Report (PDF). Fermilab All Experimenters Meeting. p. 7. Дата обращения: 3 декабря 2015. COUPP and PICASSO have merged to form the PICO collaboration to search for dark matter with superheated liquid detectors.
  19. ↑ PICO experiment: PICO 60. Дата обращения: 17 августа 2015.
  20. ↑ COUPP-60 Up and Running at SNOLAB. 2013-05-03. Дата обращения: 13 мая 2013.
  21. ↑ Field, Louisa (23 April 2015). "Biggest dark matter detector lies in wait for antisocial WIMPs". New Scientist. No. 3108. At the end of April, it will join other underground detectors worldwide in the race to find dark matter.
  22. ↑ "Second generation dark matter experiment coming to SNOLAB" (Press release). SNOLAB. 2014-07-18. Дата обращения: 18 сентября 2014.
  23. ↑ Saab, Tarek (2012-08-01). "The SuperCDMS Dark Matter Search" (PDF). SLAC Summer Institute 2012. SLAC National Accelerator Laboratory. Дата обращения: 28 ноября 2012.
  24. ↑ http://www-coupp.fnal.gov
  25. ↑ Science at SNOLAB
  26. ↑ 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.; Hu, M.; Levine, I.; Lippincott, W. H.; Moan, T.; Nania, T.; Ramberg, E.; Robinson, A.E.; Sonnenschein, A.; Szydagis, M.; Vázquez-Jáuregui, E. (September 2012). "First dark matter search results from a 4-kg CF3I bubble chamber operated in a deep underground site". Physical Review 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.
  27. ↑ 1 2 3 Smith, Nigel J.T. (2013-09-08). "Infrastructure Development for underground labs—SNOLAB experience" (PDF). 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Asilomar, California.{{citation}}: Википедия:Обслуживание CS1 (отсутствует издатель) (ссылка)
  28. ↑ "The old COUPP detector using bubble chamber technology to search for dark matter. It is not running right now because they have a bigger detector to assemble and play with!" (2013-01-18)
  29. ↑ Smith, Nigel (17 June 2015). Advanced Instrumentation Techniques in SNOLAB (PDF). 2015 Canadian Association of Physicists Congress.
  30. ↑ Sinclair, David (12 September 2013). The SNOLAB Science Programme. 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Asilomar, California. Дата обращения: 21 ноября 2014.
  31. ↑ Pocar, Andrea (8 September 2014). Searching for neutrino-less double beta decay with EXO-200 and nEXO (PDF). Neutrino Oscillation Workshop. Otranto. Дата обращения: 10 января 2015.
  32. ↑ Yang, Liang (8 July 2016). Status and Prospects for the EXO-200 and nEXO Experiments (PDF). XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics. London. Video available at Conference 2016 - Friday (part 1) Видео на YouTube.
  33. ↑ NEWS: New Experiments With Spheres. Дата обращения: 16 августа 2015.
  34. ↑ Noble, T. SNOLAB: AstroParticle-Physics Research in Canada 4 (18 февраля 2009).
  35. ↑ Vázquez-Jáuregui, Eric (2014-01-30). Facility and experiment developments at SNOLAB (PDF). Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory.
Источник — https://ru.wikipedia.org/ruwiki/w/index.php?title=SNOLAB&oldid=85397442