Laboratori Nazionali del Gran Sasso ( LNGS ) es el centro de investigación subterráneo más grande del mundo. Situado debajo de la montaña Gran Sasso en Italia , es bien conocido por la investigación de física de partículas realizada por el INFN . Además de una parte superficial del laboratorio, hay amplias instalaciones subterráneas debajo de la montaña. Las ciudades más cercanas son L'Aquila y Teramo . La instalación está situada a unos 120 km de Roma .
La misión principal del laboratorio es albergar experimentos que requieren un entorno de bajo entorno en los campos de la física de astropartículas y la astrofísica nuclear y otras disciplinas que puedan beneficiarse de sus características y de sus infraestructuras. El LNGS es, al igual que los otros tres laboratorios subterráneos europeos de astropartículas ( Laboratoire Souterrain de Modane , Laboratorio subterráneo de Canfranc y Boulby Underground Laboratory ), miembro del grupo coordinador ILIAS.
El laboratorio consta de una instalación de superficie, ubicada dentro del Parque Nacional del Gran Sasso y Monti della Laga , y de amplias instalaciones subterráneas ubicadas junto al túnel de la autopista Traforo del Gran Sasso, de 10 km de longitud.
Los primeros grandes experimentos en GNL se realizaron en 1989; Posteriormente se ampliaron las instalaciones y actualmente es el laboratorio subterráneo más grande del mundo. [1]
Hay tres salas experimentales principales con bóveda de cañón , cada una de aproximadamente 20 m de ancho, 18 m de alto y 100 m de largo. [1] Estos proporcionan aproximadamente 3×20×100=6.000 m 2 (65.000 pies cuadrados) de espacio y 3×20×(8+10×π/4)×100=95.100 m 3 (3.360.000 pies cúbicos) de volumen. . Incluyendo espacios más pequeños y varios túneles de conexión, la instalación tiene un total de 17.800 m 2 (192.000 pies cuadrados) y 180.000 m 3 (6.400.000 pies cúbicos). [2] [1]
Las salas de experimentos están cubiertas por unos 1.400 m de roca que protegen los experimentos de los rayos cósmicos . Al proporcionar alrededor de 3.400 metros de protección equivalente en agua (mwe), no es el laboratorio subterráneo más profundo, pero el hecho de que se pueda acceder a él sin utilizar ascensores de mina lo hace muy popular.
Desde finales de agosto de 2006, el CERN dirige un haz de neutrinos muónicos procedente del acelerador SPS del CERN al laboratorio Gran Sasso, a 730 km de distancia, donde son detectados por los detectores OPERA e ICARUS , en un estudio de las oscilaciones de neutrinos que mejorará la Resultados del experimento Fermilab a MINOS .
En mayo de 2010, Lucia Votano , directora de los laboratorios Gran Sasso, anunció: "El experimento OPERA ha alcanzado su primer objetivo: la detección de un neutrino tau obtenido de la transformación de un neutrino muónico , que se produjo durante el viaje de Ginebra al Laboratorio Gran Sasso." [3] Este fue el primer evento candidato a neutrino tau observado en un haz de neutrinos muónicos, lo que proporciona más evidencia de que los neutrinos tienen masa. [4] (La investigación determinó por primera vez que los neutrinos tienen masa en 1998 en el detector de neutrinos Super-Kamiokande. [5] [6] ) Los neutrinos deben tener masa para que ocurra esta transformación; Se trata de una desviación del clásico modelo estándar de física de partículas , que suponía que los neutrinos no tienen masa. [6] [7]
Un esfuerzo para determinar la naturaleza Majorana /Dirac del neutrino, llamado CUORE (Observatorio Subterráneo Criogénico para Eventos Raros), está funcionando en el laboratorio (a partir de 2018). El detector está protegido con plomo recuperado de un antiguo naufragio romano, debido a la menor radiactividad del plomo antiguo que el plomo acuñado recientemente. Los objetos fueron entregados a CUORE por el Museo Arqueológico Nacional de Cagliari . [8]
En septiembre de 2011, Dario Autiero, investigador del Instituto de Física Nuclear de Lyon, Francia, presentó hallazgos preliminares que indicaban que los neutrinos producidos en el CERN llegaban al detector OPERA unos 60 ns antes de lo que lo harían si viajaran a la velocidad de la luz. [9] Esta anomalía de neutrinos más rápidos que la luz no fue explicada de inmediato. [10] Los resultados fueron investigados posteriormente y se confirmó que eran erróneos. Fueron causados por un cable de fibra óptica defectuoso en el receptor OPERA del laboratorio [11] , lo que provocó la llegada tardía de la señal del reloj con la que se compararon las llegadas de los neutrinos. Aunque el comunicado oficial publicado por OPERA no declara ninguna anomalía en la velocidad de los neutrinos, [12] y por tanto el caso está completamente resuelto, el desarrollo de la historia ha hecho reflexionar a la comunidad.
En 2014, Borexino midió directamente, por primera vez, los neutrinos procedentes del proceso primario de fusión protón-protón en el Sol. Este resultado se publica en Nature. Esta medición es consistente con las expectativas derivadas del modelo solar estándar de J. Bahcall junto con la teoría de las oscilaciones de neutrinos solares descrita por la teoría MSW. En 2020, Borexino midió también los neutrinos solares originados en el ciclo CNO , un proceso de fusión común en las estrellas gigantes pero poco común en el Sol (solo el 1% de la producción de energía del Sol). [13] Con este resultado, Borexino ha desentrañado los dos procesos que alimentan al Sol y muchas estrellas de la secuencia principal.
