SNOLAB

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

SNOLAB, здание на поверхность. Оно соединено с подземной лабораторией узкоколейкой железной дорогой. 
Детектор DEAP-3600 во время установки в 2014 году

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 2016 год). Её 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 частотой[1].

История[править | править код]

На момент своего открытия 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 мюонов на 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[править | править код]

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 тёмной материи[14][15]
  • Прототип поиска тёмной материи PICO 2L[11]:41[16] (PICO - это слияние бывших колабораций PICASSO и COUPP)[17][18]
  • Поиски тёмного вещества второго поколения PICO-60[19], ранее называвшиеся COUPP-60[20]
  • Детектор тёмного вещества DEAP-3600 второго поколения[21], использующий 3600 кг жидкого аргона[11]:14,21.

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

  • SNO+ нейтринный детектор (с использованием экспериментальной камеры SNO
  • MiniCLEAN (криогенная низкоэнергетическая астрофизика с благородными газами), детектор тёмной материи[11]:24–32
  • SuperCDMS (криогенный поиск тёмной 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 твёрдой скалы.
  • Поиски тёмной материи первой ступени 4-килограммовой камеры COUPP первого поколения[24][25][26], больше не функционирует[27]:25[28]
  • Поиск тёмной материи DEAP-1 [27]:25
  • Поиск тёмной 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 тёмного вещества New Experiments With Spheres (NEWS) [33]. Существуют также планы для более крупного детектора PICO-250L[11]:44[17].

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

Общий Чистые комнаты Лаборатория
Площадь пола 7,215 м² 4,942 м² 3,055 м²
Объём 46,648 м³ 37,241 м³ 29,555 м³

Ссылки[править | править код]

  1. 1 2 SNOLAB User's Handbook Rev. 2, 2006-06-26, с. 13, <http://snolab2008.snolab.ca/snolab_users_handbook_rev02.pdf>. Проверено 1 февраля 2013. 
  2. Mondal, Naba K. (January 2004). «Status of India-based Neutrino Observatory (INO)». Proceedings of the Indian National Science Academy 70 (1): 71–77. Проверено 2007-08-28.
  3. Canada Foundation for Innovation (2002-06-20). Canada selects 9 projects to lead in international research. Пресс-релиз. Проверено 2007-09-21.
  4. Carleton University (2007-08-21). Province Supports Expansion of World's Deepest Lab Administered by Carleton University. Пресс-релиз. Проверено 2007-09-21.
  5. SNOLAB (2008-01-18). New Funding will Support Underground Lab Operations as SNOLAB nears Completion. Пресс-релиз. Проверено 2008-02-26.
  6. Duncan, Fraser SNOLAB Facility Status (27 августа 2009).
  7. Архивированная копия  (недоступная ссылка — история). Проверено 11 июля 2011. Архивировано 6 июля 2011 года.
  8. WU Yu-Cheng; HAO Xi-Qing; YUE Qian & LI Yuan-Jing (August 2013), "Measurement of Cosmic Ray Flux in China JinPing underground Laboratory", Chinese Physics C Т. 37 (8), DOI 10.1088/1674-1137/37/8/086001 
  9. Pitlick, Wendy (2011-07-15), "DUSEL no more", Black Hills Pioneer, <http://www.bhpioneer.com/local_news/article_5c46ec6e-af25-11e0-aeb5-001cc4c03286.html>. Проверено 26 ноября 2012. 
  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" in 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" in SNOLAB Future Planning Workshop 2015.. Проверено 2015-12-03. 
  13. 1 2 Jillings, Chris (9 September 2015). "The SNOLAB science program" in XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015).. Проверено 2015-11-30. 
  14. DAMIC now running at SNOLAB, 2012-12-10, <http://www.snolab.ca/news/2012-12-10-damic-now-running-snolab>. Проверено 13 мая 2013. 
  15. 1 2 Cancelo, Gustavo (2014-01-31). "The DAMIC experiment" in 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" in SNOLAB Future Projects Planning Workshop 2013.. Проверено 2015-12-03. 
  18. Neilson, Russell (2013-12-16). "COUPP/PICO Status Report" in Fermilab All Experimenters Meeting.. Проверено 2015-12-03. 
  19. PICO experiment: PICO 60. Проверено 17 августа 2015.
  20. COUPP-60 Up and Running at SNOLAB, 2013-05-03, <http://www.snolab.ca/news/2013-05-03-coupp-60-and-running-snolab>. Проверено 13 мая 2013. 
  21. Field, Louisa. Biggest dark matter detector lies in wait for antisocial WIMPs (23 April 2015). «At the end of April, it will join other underground detectors worldwide in the race to find dark matter.».
  22. SNOLAB (2014-07-18). Second generation dark matter experiment coming to SNOLAB. Пресс-релиз. Проверено 2014-09-18.
  23. Saab, Tarek (2012-08-01), "The SuperCDMS Dark Matter Search", SLAC Summer Institute 2012, SLAC National Accelerator Laboratory 
  24. http://www-coupp.fnal.gov
  25. Science at SNOLAB
  26. Behnke, E.; Behnke, J.; Brice, S.J. & Broemmelsiek, D. (September 2012), "First dark matter search results from a 4-kg CF3I bubble chamber operated in a deep underground site", Physical Review D Т. 86 (5): 052001–052009, FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD, DOI 10.1103/PhysRevD.86.052001 
  27. 1 2 3 Smith, Nigel J.T. (2013-09-08), "Infrastructure Development for underground labs—SNOLAB experience", 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics, Asilomar, California 
  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" in 2015 Canadian Association of Physicists Congress.. 
  30. Sinclair, David (12 September 2013). "The SNOLAB Science Programme" in 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics.. Проверено 2014-11-21. 
  31. Pocar, Andrea (8 September 2014). "Searching for neutrino-less double beta decay with EXO-200 and nEXO" in Neutrino Oscillation Workshop.. Проверено 2015-01-10. 
  32. Yang, Liang (8 July 2016). "Status and Prospects for the EXO-200 and nEXO Experiments" in XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics..  Video available at Conference 2016 - Friday (part 1) Видео на YouTube.
  33. NEWS: New Experiments With Spheres. Проверено 16 августа 2015.
  34. Noble, T. SNOLAB: AstroParticle-Physics Research in Canada (18 февраля 2009).
  35. Vázquez-Jáuregui, Eric (2014-01-30). "Facility and experiment developments at SNOLAB" in Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory..