SNOLAB

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

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

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

1. SNOLAB User's Handbook Rev. 2 (PDF), 26 июня 2006, p. 13, Архивировано из оригинала (PDF) 4 марта 2016, Дата обращения: 1 февраля 2013 Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано из оригинала 4 марта 2016 года.
2. Mondal, Naba K. Status of India-based Neutrino Observatory (INO) // Proceedings of the Indian National Science Academy. — 2004. — Январь (т. 70, № 1). — С. 71—77. Архивировано 9 июля 2013 года.
3. "Canada selects 9 projects to lead in international research" (Press release). Canada Foundation for Innovation. 20 июня 2002. Дата обращения: 21 сентября 2007.
4. "Province Supports Expansion of World's Deepest Lab Administered by Carleton University" (Press release). Carleton University. 21 августа 2007. Дата обращения: 21 сентября 2007. {{cite press release}}: |archive-url= требует |archive-date= (справка)
5. "New Funding will Support Underground Lab Operations as SNOLAB nears Completion" (PDF) (Press release). SNOLAB. 18 января 2008. Архивировано (PDF) 4 марта 2016. Дата обращения: 26 февраля 2008.
6. Duncan, Fraser. SNOLAB Facility Status  (неопр.) (27 августа 2009). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 3 марта 2016 года.
7. Архивированная копия  (неопр.). Дата обращения: 11 июля 2011. Архивировано 6 июля 2011 года.
8. WU Yu-Cheng; HAO Xi-Qing; YUE Qian; LI Yuan-Jing; CHENG Jian-Ping; KANG Ke-Jun; CHEN Yun-Hua; LI Jin; LI Jian-Min; LI Yu-Lan; LIU Shu-Kui; MA Hao; REN Jin-Bao; SHEN Man-Bin; WANG Ji-Min; WU Shi-Yong; XUE Tao; YI Nan; ZENG Xiong-Hui; ZENG Zhi; ZHU Zhong-Hua (August 2013), "Measurement of Cosmic Ray Flux in China JinPing underground Laboratory", Chinese Physics C, 37 (8), arXiv:1305.0899, Bibcode:2013ChPhC..37h6001W, doi:10.1088/1674-1137/37/8/086001
9. Pitlick, Wendy (15 июля 2011), "DUSEL no more", Black Hills Pioneer, Архивировано 30 марта 2019, Дата обращения: 26 ноября 2012, Lesko said the scaled back plans boil down to just one underground research campus. Originally, lab officials planned to build a major surface campus, a science campus 4,850 feet underground that included two lab modules, and a smaller lab module campus 7,400 feet underground. The Sanford Underground Research Facility, Lesko said, focuses on building just one campus at the 4,850-foot level that will host experiments in dark matter, double beta decay, and long baseline neutrino research. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 30 марта 2019 года.
10. SNOLAB: Current experiments  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 21 февраля 2021 года.
11. Noble, Tony (31 января 2014). Dark Matter Physics at SNOLAB and Future Prospects (PDF). Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory. Архивировано (PDF) 4 марта 2016. Дата обращения: 13 мая 2017. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 4 марта 2016 года.
12. Duncan, Fraser (24 августа 2015). Overview of the SNOLAB Facility and Current Programme Evolution (PDF). SNOLAB Future Planning Workshop 2015. Архивировано (PDF) 28 ноября 2015. Дата обращения: 3 декабря 2015. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 28 ноября 2015 года.
13. Jillings, Chris (9 сентября 2015). The SNOLAB science program (PDF). XIV International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics (TAUP2015). Torino. Архивировано (PDF) 8 декабря 2015. Дата обращения: 30 ноября 2015. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 8 декабря 2015 года.
14. DAMIC now running at SNOLAB, 10 декабря 2012, Архивировано из оригинала 25 сентября 2020, Дата обращения: 13 мая 2013 Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано из оригинала 25 сентября 2020 года.
15. Cancelo, Gustavo (31 января 2014). The DAMIC experiment (PDF). Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory. Архивировано (PDF) 4 марта 2016. Дата обращения: 13 мая 2017. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 4 марта 2016 года.
16. PICO-2L now running at SNOLAB!  (неопр.) (4 ноября 2013). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано из оригинала 20 сентября 2020 года.
17. Crisler, Michael B. (21 августа 2013). PICO 250-liter Bubble Chamber Dark Matter Experiment (PDF). SNOLAB Future Projects Planning Workshop 2013. p. 3. Архивировано из оригинала (PDF) 24 апреля 2015. Дата обращения: 3 декабря 2015. PICASSO + COUPP = PICO Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано из оригинала 24 апреля 2015 года.
18. Neilson, Russell (16 декабря 2013). COUPP/PICO Status Report (PDF). Fermilab All Experimenters Meeting. p. 7. Архивировано (PDF) 17 октября 2015. Дата обращения: 3 декабря 2015. COUPP and PICASSO have merged to form the PICO collaboration to search for dark matter with superheated liquid detectors. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 17 октября 2015 года.
19. PICO experiment: PICO 60  (неопр.). Дата обращения: 17 августа 2015. Архивировано из оригинала 6 ноября 2019 года.
20. COUPP-60 Up and Running at SNOLAB. 3 мая 2013. Архивировано из оригинала 25 сентября 2020. Дата обращения: 13 мая 2013. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано из оригинала 25 сентября 2020 года.
21. Field, Louisa (23 апреля 2015). "Biggest dark matter detector lies in wait for antisocial WIMPs". New Scientist. No. 3108. Архивировано 5 мая 2015. Дата обращения: 13 мая 2017. At the end of April, it will join other underground detectors worldwide in the race to find dark matter.
22. "Second generation dark matter experiment coming to SNOLAB" (Press release). SNOLAB. 18 июля 2014. Архивировано 30 марта 2019. Дата обращения: 18 сентября 2014.
23. Saab, Tarek (1 августа 2012). "The SuperCDMS Dark Matter Search" (PDF). SLAC Summer Institute 2012. SLAC National Accelerator Laboratory. Архивировано (PDF) 29 октября 2014. Дата обращения: 28 ноября 2012. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 29 октября 2014 года.
24. COUPP Experiment - E961  (неопр.). Дата обращения: 18 мая 2022. Архивировано 25 декабря 2008 года.
25. Science at SNOLAB  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 30 апреля 2017 года.
26. Behnke, E.; Behnke, J.; Brice, S.J.; Broemmelsiek, D.; Collar, J.I.; Conner, A.; Cooper, P.S.; Crisler, M.; Dahl, C.E.; Fustin, D.; Grace, E.; Hall, J.; Hu, M.; Levine, I.; Lippincott, W. H.; Moan, T.; Nania, T.; Ramberg, E.; Robinson, A.E.; Sonnenschein, A.; Szydagis, M.; Vázquez-Jáuregui, E. (September 2012). "First dark matter search results from a 4-kg CF₃I bubble chamber operated in a deep underground site". Physical Review D. 86 (5): 052001–052009. arXiv:1204.3094. Bibcode:2012PhRvD..86e2001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.052001. FERMILAB-PUB-12-098-AD-AE-CD-E-PPD.
27. Smith, Nigel J.T. (8 сентября 2013). "Infrastructure Development for underground labs—SNOLAB experience" (PDF). 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Asilomar, California. Архивировано (PDF) 25 января 2017. Дата обращения: 13 мая 2017. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 25 января 2017 года.
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!" Архивная копия от 30 марта 2019 на Wayback Machine (2013-01-18)
29. Smith, Nigel (17 июня 2015). Advanced Instrumentation Techniques in SNOLAB (PDF). 2015 Canadian Association of Physicists Congress. Архивировано (PDF) 4 марта 2016. Дата обращения: 13 мая 2017. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 4 марта 2016 года.
30. Sinclair, David (12 сентября 2013). The SNOLAB Science Programme. 13th International Conference on Topics in Astroparticle and Underground Physics. Asilomar, California. Архивировано из оригинала 29 ноября 2014. Дата обращения: 21 ноября 2014. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 29 ноября 2014 года.
31. Pocar, Andrea (8 сентября 2014). Searching for neutrino-less double beta decay with EXO-200 and nEXO (PDF). Neutrino Oscillation Workshop. Otranto. Архивировано (PDF) 23 сентября 2015. Дата обращения: 10 января 2015. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 23 сентября 2015 года.
32. Yang, Liang (8 июля 2016). Status and Prospects for the EXO-200 and nEXO Experiments (PDF). XXVII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics. London. Архивировано из оригинала (PDF) 17 ноября 2016. Дата обращения: 13 мая 2017. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 17 ноября 2016 года. Video available at Conference 2016 - Friday (part 1) Видео на YouTube.
33. NEWS: New Experiments With Spheres  (неопр.). Дата обращения: 16 августа 2015. Архивировано 4 марта 2016 года.
34. Noble, T. SNOLAB: AstroParticle-Physics Research in Canada  (неопр.) 4 (18 февраля 2009). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 3 марта 2016 года.
35. Vázquez-Jáuregui, Eric (30 января 2014). Facility and experiment developments at SNOLAB (PDF). Fourth International Workshop for the Design of the ANDES Underground Laboratory. Архивировано (PDF) 4 марта 2016. Дата обращения: 13 мая 2017. Источник  (неопр.). Дата обращения: 13 мая 2017. Архивировано 4 марта 2016 года.