Edificio de superficie de SNOLAB. El acceso a las instalaciones subterráneas se realiza a través del elevador de mina cercano operado por Vale Limited.
SNOLAB es la sala limpia operativa más profunda del mundo. Aunque se accede a través de una mina activa, el laboratorio propiamente dicho se mantiene como una sala limpia de clase 2000 , con niveles muy bajos de polvo y radiación de fondo . Los 2070 m (6800 pies) de roca de sobrecarga de SNOLAB proporcionan un blindaje equivalente en agua de 6010 metros (MWE) contra los rayos cósmicos, lo que proporciona un entorno de bajo fondo para experimentos que requieren alta sensibilidad y tasas de conteo extremadamente bajas . [1] La combinación de gran profundidad y limpieza que ofrece SNOLAB permite estudiar interacciones extremadamente raras y procesos débiles. Además de la física de neutrinos y materia oscura, SNOLAB también alberga experimentos biológicos en un entorno subterráneo.
Historia
El Observatorio de Neutrinos de Sudbury fue el experimento subterráneo más profundo del mundo desde que los experimentos de Kolar Gold Fields finalizaron con el cierre de esa mina en 1992. [2] Muchas colaboraciones de investigación estaban, y todavía están, interesadas en realizar experimentos en la ubicación de 6000 MWE.
En 2002, la Fundación Canadiense para la Innovación aprobó fondos para ampliar las instalaciones del SNO y convertirlas en un laboratorio de uso general [3] , y en 2007 [4] y 2008 se recibieron más fondos. [5]
La construcción del espacio principal del laboratorio se completó en 2009, [6] y todo el laboratorio entró en funcionamiento como espacio "limpio" en marzo de 2011. [7]
SNOLAB es el laboratorio subterráneo más profundo del mundo, vinculado con el Laboratorio Subterráneo Jinping de China desde 2011. Aunque el CJPL tiene más rocas (2,4 km) por encima, la profundidad efectiva para fines científicos está determinada por el flujo de muones de rayos cósmicos, y la ubicación montañosa del CJPL admite más muones desde el costado que la sobrecarga plana de SNOLAB . Los flujos de muones medidos son0,27 μ/m²/día (3,1 × 10 −10 μ/cm²/s ) en SNOLAB, [1] [ se necesita una mejor fuente ] y0,305 ± 0,020 μ/m²/día ((3,53 ± 0,23) × 10 −10 μ/cm²/s ) en el CJPL, [8] dentro de la incertidumbre de la medición. (A modo de comparación, la tasa en la superficie, a nivel del mar, es de unos 15 millones de μ/m²/día).
El CJPL tiene la ventaja de tener menos radioisótopos en la roca circundante.
Experimentos
A partir de noviembre de 2019 [actualizar], SNOLAB alberga los siguientes experimentos : [9] [10] [3] [11] [12]
Detectores de neutrinos
SNO+ es un experimento de neutrinos que utiliza la cámara experimental SNO original, pero que utiliza un centelleador líquido en lugar del agua pesada de SNO. El alquilbenceno lineal , el centelleador, aumenta la producción de luz y, por lo tanto, la sensibilidad, lo que permite a SNO+ detectar no solo neutrinos solares, sino también geoneutrinos y neutrinos de reactor. El objetivo final de SNO+ es observar la desintegración beta doble sin neutrinos (0vbb).
HALO ( Observatorio de Helio y Plomo ) es un detector de neutrones que utiliza bloques de plomo en forma de anillo para detectar neutrinos de supernovas dentro de nuestra galaxia. [13] [14] HALO es parte del Sistema de Alerta Temprana de Supernovas (SNEWS), una colaboración internacional de detectores sensibles a neutrinos que permitirá a los astrónomos la oportunidad de observar los primeros fotones visibles después de un colapso del núcleo de una supernova. [15]
Detectores de materia oscura
DAMIC - Dark Matter in Charged Coupled Devices ( CCDs ): un detector de materia oscura que utiliza CCD inusualmente gruesos para tomar imágenes de larga exposición de partículas que pasan a través del detector. Varias partículas tienen firmas conocidas y DAMIC busca encontrar algo nuevo que pueda señalar partículas de materia oscura. [16] [17] [18] [19]
El PICO 40L, un experimento de búsqueda de materia oscura en cámara de burbujas de tercera generación, [10] [23] es una fusión de las antiguas colaboraciones PICASSO y COUPP. [24] [25] PICO funciona utilizando fluidos sobrecalentados que forman pequeñas burbujas cuando la energía se deposita por interacciones de partículas. Estas burbujas son luego detectadas por cámaras de alta velocidad y micrófonos extremadamente sensibles. [26]
Experimentos biológicos
FLAME – Experimento con moscas en una mina: un experimento biológico que utiliza moscas de la fruta como organismo modelo para investigar las respuestas físicas al trabajo en condiciones de mayor presión atmosférica bajo tierra. [27]
REPARACIÓN – Investigación de los efectos de la presencia y ausencia de radiación ionizante – un experimento biológico que investiga los efectos de la baja radiación de fondo en el crecimiento, el desarrollo y los mecanismos de reparación celular. [28]
Proyectos en construcción
SuperCDMS (Super-Cryogenic Dark Matter Search ) es un detector de materia oscura de segunda generación que utiliza cristales de silicio y germanio enfriados a 10 mK, una fracción de grado por encima del cero absoluto . Este experimento tiene como objetivo detectar partículas de materia oscura de baja masa a través de la deposición de energía muy pequeña en el cristal a partir de colisiones de partículas, lo que da como resultado vibraciones detectadas por los sensores. [29] [30] [31] [32]
NEWS-G (News Experiments with Spheres–Gas) es un detector de materia oscura contraelectrostático proporcional esférico de segunda generación que utiliza gases nobles en estado gaseoso, a diferencia de los gases nobles líquidos utilizados en DEAP-3600 y miniCLEAN. El experimento original NEWS se encuentra en el Laboratoire Souterrain de Modane . [33] [34]
El sistema de búsqueda de materia oscura COUPP de cámara de burbujas de 4 kg de primera generación, [35] [36] [37] ya no está en funcionamiento. [38] [39]
Otros experimentos planificados han requerido espacio de laboratorio , como el nEXO de próxima generación, [41] [42] [23] [43] [24] y el LEGEND-1000 [44] [45] , que busca la desintegración beta doble sin neutrinos . [38] [40] También hay planes para un detector PICO-500L más grande. [46]
El tamaño total de las instalaciones subterráneas de SNOLAB, incluidos los espacios de servicios públicos y los espacios para el personal, es: [47] [48]
Referencias
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46°28.3′N 81°11.2′O / 46.4717, -81.1867 (edificio de superficie SNOLAB)
