El Laboratorio Nacional del Gran Sasso ( LNGS ) es el mayor centro de investigación subterránea del mundo. Situado bajo la montaña Gran Sasso en Italia , es conocido por la investigación en física de partículas que lleva a cabo el INFN . Además de una parte del laboratorio en la superficie, hay amplias instalaciones subterráneas debajo de la montaña. Las ciudades más cercanas son L'Aquila y Teramo . La instalación se encuentra a unos 120 km de Roma .
La misión principal del laboratorio es albergar experimentos que requieran un entorno de bajo ruido 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 el LNGS se realizaron en 1989; las instalaciones se ampliaron posteriormente y ahora 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] Estas proporcionan aproximadamente 3×20×100=6000 m2 ( 65 000 pies cuadrados) de espacio de planta y 3×20×(8+10×π/4)×100=95 100 m3 ( 3 360 000 pies cúbicos) de volumen. Incluyendo espacios más pequeños y varios túneles de conexión, la instalación totaliza 17 800 m2 ( 192 000 pies cuadrados) y 180 000 m3 ( 6 400 000 pies cúbicos). [2] [1]
Las salas experimentales están cubiertas por unos 1400 m de roca, lo que protege los experimentos de los rayos cósmicos . Con un blindaje equivalente a unos 3400 metros de agua (MWE), no es el laboratorio subterráneo más profundo, pero el hecho de que se pueda acceder a él sin utilizar elevadores de mina lo hace muy popular.
Desde finales de agosto de 2006, el CERN dirige un haz de neutrinos muónicos desde el acelerador SPS del CERN al laboratorio Gran Sasso, a 730 kilómetros de distancia, donde son detectados por los detectores OPERA e ICARUS , en un estudio de las oscilaciones de neutrinos que mejorará los resultados del experimento Fermilab - MINOS .
En mayo de 2010, Lucia Votano , directora de los laboratorios del Gran Sasso, anunció: "El experimento OPERA ha alcanzado su primer objetivo: la detección de un neutrino tau obtenido a partir de la transformación de un neutrino muónico , que se produjo durante el viaje desde Ginebra al Laboratorio del Gran Sasso". [3] Este fue el primer evento candidato a neutrino tau observado en un haz de neutrinos muónicos, proporcionando 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 se produzca esta transformación; esto es una desviación del Modelo Estándar clásico de la física de partículas , que suponía que los neutrinos no tienen masa. [6] [7]
En el laboratorio se está trabajando en un proyecto para determinar la naturaleza Majorana /Dirac del neutrino, denominado CUORE (Observatorio Criogénico Subterráneo de Eventos Raros). El detector está protegido con plomo recuperado de un antiguo naufragio romano, debido a que la radiactividad del plomo antiguo es menor que la del plomo acuñado recientemente. Los artefactos fueron donados al CUORE por el Museo Arqueológico Nacional de Cagliari . [8]
En septiembre de 2011, Dario Autiero, un investigador del Instituto de Física Nuclear de Lyon, Francia, presentó los resultados 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 los neutrinos más rápidos que la luz no se explicó de inmediato. [10] Los resultados se investigaron 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 de reloj con la que se comparaba la llegada de los neutrinos. Aunque la declaración oficial publicada por OPERA no declara ninguna anomalía en la velocidad de los neutrinos, [12] y por lo tanto el caso está completamente resuelto, el desarrollo de la historia ha dado que pensar a la comunidad.
En 2014, Borexino midió directamente, por primera vez, los neutrinos del proceso primario de fusión protón-protón en el Sol. Este resultado se publicó 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 como se describe en la teoría MSW. En 2020, Borexino midió también los neutrinos solares originados en el ciclo CNO , un proceso de fusión común en 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 a muchas estrellas de secuencia principal.
