Laboratori Nazionale del Gran Sasso - Laboratori Nazionali del Gran Sasso
_2014-02.jpg) Übersicht der oberirdischen Labore von LNGS
| |
| Gegründet | 1985 |
|---|---|
| Forschungstyp | Teilchenphysik, Kernphysik |
| Direktor | Ezio Previtali (seit Oktober 2020) |
| Standort |
L'Aquila , Abruzzen , Italien 42°25′16″N 13°30′59″E / 42.42111°N 13.51639°E Koordinaten : 42°25′16″N 13°30′59″E / 42.42111°N 13.51639°E |
Betreiber |
INFN |
| Webseite | www.lngs.infn.it |
| Jenseits des Standardmodells |
|---|
|
| Standardmodell |
Laboratori Nazionali del Gran Sasso ( LNGS ) ist das größte unterirdische Forschungszentrum der Welt. Es liegt unterhalb des Gran Sasso- Berges in Italien und ist bekannt für die Teilchenphysik- Forschung des INFN . Neben einem oberirdischen Teil des Labors gibt es unter dem Berg umfangreiche unterirdische Anlagen. Die nächsten Städte sind L'Aquila und Teramo . Die Anlage befindet sich ca. 120 km von Rom entfernt .
Die Hauptaufgabe des Labors besteht darin, Experimente durchzuführen, die eine niedrige Hintergrundumgebung in den Bereichen Astroteilchenphysik und Kernastrophysik und anderen Disziplinen erfordern , die von seinen Eigenschaften und Infrastrukturen profitieren können. Das LNGS ist wie die drei anderen europäischen unterirdischen Astroteilchenlabore ( Laboratoire Souterrain de Modane , Laboratorio subterráneo de Canfranc und Boulby Underground Laboratory ) Mitglied der Koordinierungsgruppe ILIAS .
Anlagen
Das Labor besteht aus einer oberirdischen Einrichtung im Nationalpark Gran Sasso und Monti della Laga und umfangreichen unterirdischen Einrichtungen neben dem 10 km langen Autobahntunnel Traforo del Gran Sasso .
Die ersten großen Experimente am LNGS liefen 1989; Später wurden die Einrichtungen erweitert und es ist heute das größte unterirdische Labor der Welt.
Es gibt drei Hauptversuchshallen mit Tonnengewölbe , die jeweils etwa 20 m breit, 18 m hoch und 100 m lang sind. Diese bieten ungefähr 3 × 20 × 100 = 6.000 m 2 (65.000 sq ft) Grundfläche und 3 × 20 × (8 + 10 × π/4) × 100 = 95.100 m 3 (3.360.000 cu ft) Volumen. Einschließlich kleinerer Flächen und verschiedener Verbindungstunnel umfasst die Anlage 17.800 m 2 (192.000 sq ft) und 180.000 m 3 (6.400.000 cu ft).
Die Experimentierhallen sind mit ca. 1400 m Fels bedeckt, der die Experimente vor kosmischer Strahlung schützt . Mit einer Abschirmung von etwa 3400 Metern Wasseräquivalent (mwe) ist es nicht das tiefste unterirdische Labor, aber die Tatsache, dass es ohne Bergwerksaufzüge angefahren werden kann, macht es sehr beliebt.
Forschungsprojekte
Neutrinoforschung
Seit Ende August 2006 hat das CERN einen Strahl von Myon-Neutrinos vom CERN-SPS-Beschleuniger zum 730 km entfernten Gran Sasso-Labor geleitet, wo sie von den Detektoren OPERA und ICARUS nachgewiesen werden, um Neutrino-Oszillationen zu untersuchen , die die Ergebnisse des Fermilab zu MINOS - Experiment.
Im Mai 2010 gab Lucia Votano , Direktorin der Laboratorien von Gran Sasso, bekannt: "Das OPERA-Experiment hat sein erstes Ziel erreicht: den Nachweis eines Tau-Neutrinos, das aus der Transformation eines Myon-Neutrinos gewonnen wurde , die während der Reise von Genf zum Gran-Sasso-Labor." Dies war das erste beobachtete Tau-Neutrino-Kandidatenereignis in einem Myon-Neutrinostrahl, was einen weiteren Beweis dafür liefert, dass Neutrinos eine Masse haben. (Forschungen haben erstmals 1998 am Super-Kamiokande-Neutrinodetektor festgestellt, dass Neutrinos eine Masse haben.) Neutrinos müssen eine Masse haben, damit diese Transformation stattfinden kann; dies ist eine Abweichung vom klassischen Standardmodell der Teilchenphysik , das davon ausgeht, dass Neutrinos masselos sind.
Ein Versuch, die Majorana /Dirac-Natur des Neutrinos zu bestimmen , genannt CUORE (Cryogenic Underground Observatory for Rare Events), wird im Labor betrieben (Stand 2018). Der Detektor ist mit Blei abgeschirmt, das aus einem antiken römischen Schiffswrack geborgen wurde, da das alte Blei eine geringere Radioaktivität aufweist als kürzlich geprägtes Blei. Die Artefakte wurden CUORE vom Nationalen Archäologischen Museum in Cagliari übergeben .
Im September 2011 präsentierte Dario Autiero von der OPERA-Kollaboration Ergebnisse, die darauf hindeuteten, dass Neutrinos etwa 60 ns früher bei OPERA ankommen, als wenn sie sich mit Lichtgeschwindigkeit bewegen würden. Diese überlichtschnelle Neutrino-Anomalie wurde nicht sofort erklärt. Die Ergebnisse wurden anschließend untersucht und als falsch bestätigt. Sie wurden durch ein defektes Glasfaserkabel im OPERA- Empfänger des Labors verursacht, was zu einer verspäteten Ankunft des Taktsignals führte, mit dem die Ankunft der Neutrinos verglichen wurde.
Im Jahr 2014 hat Borexino zum ersten Mal direkt die Neutrinos aus dem primären Proton-Proton-Fusionsprozess in der Sonne gemessen . Dieses Ergebnis wird auf Nature veröffentlicht . Diese Messung stimmt mit den Erwartungen überein, die aus dem Standard-Sonnenmodell von J. Bahcall zusammen mit der Theorie der solaren Neutrino-Oszillationen gemäß der MSW-Theorie abgeleitet wurden . Im Jahr 2020 hat Borexino auch solare Neutrinos gemessen, die aus dem CNO-Zyklus stammen , einem Fusionsprozess, der bei Riesensternen üblich ist, aber in der Sonne ungewöhnlich ist (nur 1% der Sonnenenergieleistung ). Mit diesem Ergebnis hat Borexino sowohl die beiden Prozesse, die die Sonne antreiben, als auch viele Hauptreihensterne entwirrt.