Loading article…
SNOLAB は、ニュートリノと暗黒物質の物理学を専門とするカナダの地下科学研究所です。オンタリオ州サドベリー近郊のVale社のクレイトン ニッケル 鉱山の地下 2 km に位置するSNOLAB は、元々のサドベリー ニュートリノ観測所(SNO) の太陽ニュートリノ実験 のために建設された既存の施設を拡張したものです。
SNOLABは、世界で最も深い場所にある稼働中のクリーンルーム施設です。稼働中の鉱山を通ってアクセスされますが、研究所自体はクラス2000のクリーンルームとして維持されており、ほこりやバックグラウンド放射線のレベルは極めて低くなっています。SNOLABの2070メートル（6800フィート）の表土岩は、宇宙線から6010メートル水当量（MWE）の遮蔽を提供し、高感度と極めて低い計数率を必要とする実験に低バックグラウンド環境を提供します。[1] SNOLABが提供する深い深さとクリーンさの組み合わせにより、極めてまれな相互作用と弱いプロセスを研究することができます。ニュートリノと暗黒物質の物理学に加えて、SNOLABは地下環境での生物学実験のホストでもあります。
歴史
サドベリーニュートリノ観測所は、 1992年にコラーゴールドフィールズの実験が同鉱山の閉鎖とともに終了して以来、世界で最も深い地下実験所であった。 [2] 多くの研究協力が、6000MWEの場所で実験を行うことに興味を持っており、現在も興味を持っている。
2002年にカナダイノベーション財団からSNO施設を汎用研究室に拡張するための資金援助が承認され、 [3] 2007年[4]と2008年にさらに資金援助を受けた。[5]
主要な実験室スペースの建設は2009年に完了し、[6] 2011年3月に実験室全体が「クリーン」なスペースとして運用を開始しました。[7]
SNOLABは、2011年以来、中国の金平地下実験室と並んで世界最深の地下実験室です。CJPLは上部に岩盤（2.4km）がありますが、科学目的の有効深度は宇宙線ミューオンフラックスによって決定され、CJPLの山岳地帯はSNOLABの平坦な表土よりも側面からのミューオンをより多く受け入れます。測定されたミューオンフラックスは0.27 μ/m²/日（SNOLABでは3.1 × 10 −10 μ/cm²/s）[1] [より良い情報源が必要]、0.305 ± 0.020 μ/m²/日（(3.53 ± 0.23) × 10 −10 μ/cm²/s ) はCJPLで測定され、[8]測定の不確かさの範囲内に収まっています。 （比較のために、海面での表面での速度は約1500万μ/m²/日です。）
CJPL には、周囲の岩石に含まれる放射性同位元素が少ないという利点があります。
実験
2019年11月現在[アップデート]、SNOLABは以下の実験を主催している：[9] [10] [3] [11] [12]
ニュートリノ検出器
- SNO+ は、オリジナルの SNO 実験室を使用するニュートリノ実験 ですが、SNO の重水の代わりに液体シンチレーターを使用します。シンチレーターである直鎖アルキルベンゼンは光収量を増加させ、したがって感度も向上するため、SNO+ は太陽ニュートリノだけでなく、地球ニュートリノや原子炉ニュートリノも検出できます。SNO+ の最終的な目標は、ニュートリノのない二重ベータ崩壊(0vbb) を観測することです。
- HALO（ヘリウム鉛観測所）は、リング状の鉛ブロックを使用して銀河内の超新星からのニュートリノを検出する中性子検出器です。[13] [14] HALOは、超新星早期警戒システム（SNEWS）の一部であり、ニュートリノに敏感な検出器の国際協力であり、天文学者にコア崩壊型超新星の後に目に見える最初の光子を観測する機会を提供します。[15]
暗黒物質検出器
- DAMIC - 電荷結合素子（CCD）内の暗黒物質 -異常に厚いCCDを使用して、検出器を通過する粒子の長時間露光画像を撮影する暗黒物質検出器。さまざまな粒子には既知の特徴があり、DAMICは暗黒物質粒子の兆候となる可能性のある新しいものを見つけようとしています。[16] [17] [18] [19]
- DEAP -3600（アルゴンパルス形状弁別法を用いた暗黒物質実験）は、3600kgの液体アルゴンを使用した第2世代の暗黒物質検出器です。この実験は、アルゴンシンチレーションによってWIMPのような暗黒物質粒子を検出し、極めて感度の高い光電子増倍管で検出される微量の光を生成することを目的としています。[20] [21] [22]
- PICO 40Lは、第三世代のバブルチェンバー暗黒物質探索実験であり[10] [23]、以前のPICASSOとCOUPPの共同研究を統合したものです。[24] [25] PICOは、粒子の相互作用によってエネルギーが蓄積されると小さな泡を形成する過熱流体を使用して動作します。これらの泡は、高速カメラと非常に感度の高いマイクによって検出されます。[26]
生物学実験
- FLAME – 鉱山でのハエの実験 – 地下の気圧上昇下での作業に対する身体的反応を調査するために、ショウジョウバエをモデル生物として用いた生物学的実験。[27]
- REPAIR – 電離放射線の有無の影響の研究 – 低放射線が成長、発達、細胞修復メカニズムに与える影響を調査する生物学的実験。[28]
建設中のプロジェクト
- SuperCDMS（超低温暗黒物質探索）は、絶対零度よりほんの少し高い10mKまで冷却されたシリコンとゲルマニウムの結晶を使用した第2世代の暗黒物質検出器です。この実験は、粒子の衝突から結晶に非常に小さなエネルギーを蓄積し、センサーで振動を検出することで、低質量の暗黒物質粒子を検出することを目的としています。[29] [30] [31] [32]
- NEWS-G（球体ガスを用いた新しい実験）は、DEAP-3600やminiCLEANで使用される液体希ガスとは対照的に、気体状態の希ガスを使用する第2世代の球状比例計数管静電暗黒物質検出器です。オリジナルのNEWS実験はモダーン地下研究所で行われています。[33] [34]
廃止された実験
- 元々の重水ベースのサドベリーニュートリノ観測所の実験では、
- SNOLAB（PUPS）のPOLARIS地下プロジェクトは、非常に硬い岩石の深部で地震信号を観測します。
- 第一世代のCOUPP 4kgバブルチャンバー暗黒物質探索[35] [36] [37]は現在運用されていません。[38] [39]
- DEAP -1暗黒物質探索[38] [37]および
- PICASSO暗黒物質探索[40] [ 4]
- MiniCLEAN（希ガスを用いた極低温低エネルギー天体物理学）暗黒物質検出器、[10] ：24–32
今後のプロジェクト
次世代nEXO [41] [42] [23] [43] [24]やニュートリノなしの二重ベータ崩壊を探査するLEGEND-1000 [44] [45]などの追加計画実験でも実験室スペースが必要とされている。[38] [40]さらに大型のPICO-500L検出器の計画もある。[46]
SNOLAB地下施設の総面積は、ユーティリティスペースと人員スペースを含めて以下の通りである。[47] [48]
参考文献
- ^ ab SNOLAB ユーザーズハンドブック Rev. 2 (PDF)、2006-06-26、p. 13、2013-02-01取得
- ^ モンダル、ナバ K. (2004 年 1 月)。 「インドに拠点を置くニュートリノ観測所 (INO) の状況」(PDF)。インド国立科学アカデミーの議事録。70 (1): 71–77 。2007 年 8 月 28 日に取得。
- ^ ab 「カナダ、国際研究をリードする 9 つのプロジェクトを選択」（プレスリリース）。カナダイノベーション財団。2002 年 6 月 20 日。2007 年 9 月 21 日閲覧。
- ^ ab 「カールトン大学が運営する世界最深の研究室の拡張を州が支援」（プレスリリース）。カールトン大学。2007年8月21日。 2007年9月21日閲覧。
- ^ 「SNOLAB 完成間近、新たな資金が地下研究所の運営をサポート」(PDF) (プレスリリース)。SNOLAB。2008 年 1 月 18 日。2008年 2 月 26 日閲覧。
- ^ Duncan, Fraser (2009-08-27). 「SNOLAB 施設の状況」(PDF) .
- ^ 「SNOLAB Updates April 2011」。2011年7月6日にオリジナルからアーカイブ。2011年7月11日閲覧。
ラボの建設は完了しました。すべてのサービスがすべてのエリアに設置されました。ラボの最後のエリアは現在「クリーン」指定を受けており、2011年3月に入居可能になりました。これはラボ全体がクリーンラボとして稼働していることを意味し、ラボの総面積は約50,000平方フィートになり
ます
。
- ^ Gui, Zuyi; et al. (JNEコラボレーション) (2020年10月13日). 「中国金平地下研究所でのミューオンフラックス測定」. Chinese Physics C . 45 (2): 025001. arXiv : 2007.15925 . doi :10.1088/1674-1137/abccae. S2CID 220920141.（中国物理学C、近日公開）
- ^ SNOLAB: 現在の実験
- ^ abc Noble, Tony (2014-01-31). SNOLAB における暗黒物質物理学と将来の展望(PDF)。ANDES 地下実験室の設計に関する第 4 回国際ワークショップ。
- ^ Duncan, Fraser (2015-08-24). SNOLAB 施設の概要と現在のプログラムの展開(PDF) . SNOLAB 将来計画ワークショップ 2015 . 2015 年 12 月 3 日閲覧。
- ^ Jillings, Chris (2015年9月9日). SNOLAB科学プログラム(PDF) . XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015). トリノ. 2015年11月30日閲覧。
- ^ HALO、2012年、 2019年11月14日閲覧
- ^ ヘリウム・鉛観測所、2012年、 2019年11月14日閲覧
- ^ SNEWS: 超新星早期警報システム、2012年、 2019年11月14日閲覧
- ^ DAMIC、2012年、 2019年11月15日閲覧
- ^ DAMIC 概要(PDF)、2016 年 9 月 1 日、2019 年 11 月 15 日に取得
- ^ DAMIC は現在 SNOLAB で稼働中、2019-07-29、2019-11-06取得
- ^ Cancelo, Gustavo (2014-01-31). DAMIC 実験(PDF) . ANDES 地下実験室の設計に関する第 4 回国際ワークショップ。
- ^ フィールド、ルイザ (2015 年 4 月 23 日)。「最大の暗黒物質検出器が反社会的 WIMP を待ち受ける」。ニューサイエンティスト。第 3108 号。4
月末には、世界中の他の地下検出器とともに暗黒物質発見競争に加わる予定。
- ^ DEAP、2012年、 2019年11月15日閲覧
- ^ DEAP - 3600 検出器、2012-11-01、2019-11-15取得
- ^ ab 「PICO: 過熱流体による暗黒物質の探索」2019-07-29。
- ^ ab Crisler, Michael B. (2013 年 8 月 21 日). PICO 250 リットル バブル チャンバー ダーク マター実験(PDF) . SNOLAB 将来プロジェクト計画ワークショップ 2013. p. 3 . 2015 年 12 月3 日閲覧。
PI
CASSO +
CO
UPP =
PICO
- ^ Neilson, Russell (2013-12-16). COUPP/PICO ステータスレポート(PDF) . Fermilab All Experimenters Meeting. p. 7 . 2015-12-03閲覧。
COUPP と PICASSO が合併し、過熱液体検出器で暗黒物質を探索する PICO コラボレーションが結成されました。
- ^ PICO: 超高温液体による暗黒物質の探索、2019-07-29、2019-11-15取得
- ^ FLAME、2012年、 2019年11月15日閲覧
- ^ REPAIR、2012年、 2019年11月15日閲覧
- ^ 「第二世代の暗黒物質実験がSNOLABにやってくる」（プレスリリース）SNOLAB。2014年7月18日。 2014年9月18日閲覧。
- ^ Saab, Tarek (2012-08-01). 「SuperCDMS ダークマター探索」(PDF) . SLAC サマー インスティテュート 2012 . SLAC 国立加速器研究所. 2012 年 11 月 28 日閲覧。
- ^ 世界で最も高感度な暗黒物質実験施設の建設開始、2018年5月7日、 2019年11月15日閲覧
- ^ Rau, Wolfgang (2016-09-01)、SNOLAB の SuperCDMS (PDF) 、 2019-11-15取得
- ^ NEWS、2012年、 2019年11月15日閲覧
- ^ 球体ガスを用いた新しい実験、2019年、 2019年11月15日閲覧
- ^ 「COUPP実験 - E961」.
- ^ SNOLAB の科学
- ^ ab Behnke, E.; Behnke, J.; Brice, SJ; Broemmelsiek, D.; Collar, JI; Conner, A.; Cooper, PS; Crisler, M.; Dahl, CE; Fustin, D.; Grace, E.; Hall, J.; Hu, M.; Levine, I.; Lippincott, WH; Moan, T.; Nania, T.; Ramberg, E.; Robinson, AE; Sonnenschein, A.; Szydagis, M.; Vázquez-Jáuregui, E. (2012 年 9 月)。「地下深部で稼働する 4 kg CF 3 I バブルチャンバーによる初のダークマター探索結果」。Physical Review D。86 (5): 052001–052009。arXiv : 1204.3094。Bibcode :2012PhRvD..86e2001B。土井：10.1103/PhysRevD.86.052001。S2CID 28797578。FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD。
- ^ abc Smith, Nigel JT (2013-09-08). 「地下研究室のインフラ開発 - SNOLAB の経験」(PDF)。第 13 回国際天体粒子および地下物理学会議。カリフォルニア州アシロマ。
{{citation}}: CS1 メンテナンス: 場所が見つかりません 発行者 (リンク) - ^ 「バブル チェンバー技術を使用して暗黒物質を探索する古い COUPP 検出器。組み立てて操作できるより大きな検出器があるため、現在は動作していません!」 (2013-01-18)
- ^ ab Smith, Nigel (2015年6月17日). SNOLABにおける高度な計測技術(PDF) . 2015年カナダ物理学会会議.
- ^ シンクレア、デイビッド（2013年9月12日）。SNOLAB科学プログラム。第13回国際天体粒子および地下物理学会議。カリフォルニア州アシロマ。 2014年11月21日閲覧。
- ^ Pocar, Andrea (2014年9月8日). EXO-200とnEXOによるニュートリノレス二重ベータ崩壊の探索(PDF) . ニュートリノ振動ワークショップ.オトラント. 2015年1月10日閲覧。
- ^ Yang, Liang (2016年7月8日). EXO-200およびnEXO実験の現状と展望(PDF) . XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics. ロンドン.Neutrino Conference 2016 - Friday (part 1) のビデオはYouTubeでご覧いただけます。
- ^ 「LEGEND-1000 | レジェンド」.
- ^ 「SNOLABがニュートリノなし二重ベータ崩壊の将来に関する第2回国際サミットを主催」。2023年5月2日。
- ^ Vázquez-Jáuregui, Eric (2017-07-25). PICO-500L: 暗黒物質探索のための 500L バブルチャンバーのシミュレーション(PDF) . TAUP2017.
- ^ Noble, T. (2009-02-18). 「SNOLAB: カナダにおける宇宙粒子物理学の研究」(PDF) . p. 4.
- ^ Vázquez-Jáuregui, Eric (2014-01-30). SNOLAB の施設と実験の開発(PDF)。ANDES 地下実験室の設計に関する第 4 回国際ワークショップ。
外部リンク
- SNOLABウェブサイト
- SNOLABフランス語プレゼンテーション
- 「実験洞窟」。WIRED Science。エピソード 104。2007 年 10 月 24 日。PBS。[永久リンク切れ ]
- ジェプセン、キャサリン (2012-11-05)。「SNOLAB への旅」。シンメトリー。ISSN 1931-8367。2012 年11 月 26 日閲覧。
- セメニウク、イヴァン (2014 年 3 月 22 日)。「暗黒物質を求めてカナダの地下深くへ」。グローブ アンド メール。2014年3 月 22 日閲覧。
- ラーモア、アデル (2008 年 9 月 1 日)。「Redpath が 6,500 万ドルの SNOLAB 拡張を完了」。サドベリー鉱業ソリューション ジャーナル。2015年 12 月 3 日閲覧。
46°28.3′N 81°11.2′W / 46.4717°N 81.1867°W / 46.4717; -81.1867 (SNOLAB 地上建物)