Stor apparat som studerar Grand Unification och Neutrino Astrophysics
Stora apparater som studerar Grand Unification och Neutrino Astrophysics eller LAGUNA är eller var ett europeiskt projekt som syftade till att utveckla nästa generations underjordiska neutrinobservatorium med mycket stora volymer . Detektorn borde vara mycket större och känsligare än någon tidigare detektor, och göra nya upptäckter inom området partikel- och astropartikelfysik. Projektet involverar 21 europeiska institutioner i 10 europeiska länder och samlar över 100 forskare. Från och med 2011 utvärderade projektet genomförbarheten av att utveckla observatoriets infrastruktur och själva observatoriets partikeldetektorer, samt letade efter en utbyggnadsplats (sju kandidater) i Europa . Det har också funnits förslag om att slå samman projektet med liknande internationella projekt, som DUSEL .
I juni 2011 avslutade LAGUNA-samarbetet genomförbarhetsstudierna för att bygga de föreslagna neutrinodetektorerna. Studierna bekostades av EU (1,7 miljoner euro). Ingen ytterligare aktivitet är känd.
Från och med 2016 verkar LAGUNA-projektet vara nedlagt. Ingen vidare utveckling har skett, och det är oklart om någon utveckling kommer att ske. Även det liknande DUSEL-projektet i USA avbröts. Neutrinokomponenten i DUSEL-projektet (Long Baseline Neutrino Experiment, LBNE) startades om som DUNE- projektet. Bygget av DUNE startade 2017 i Sanford Lab i South Dakota , USA med förväntat färdigställande 2027. Det förväntas att, med DUNE under uppbyggnad, kommer LAGUNA-projektet inte att byggas, särskilt eftersom DUNE-projektet utvidgades från ett USA -endast projekt till ett internationellt projekt som nu omfattar många av de forskare världen över (särskilt amerikanska och europeiska forskare) som arbetar med ämnet, vilket gör LAGUNA-konstruktionen svagare.
Detektorer
Det fanns tre möjliga detektorteknologier som studerades, MEMPHYS, GLACIER och LENA detektorer, MEMPHYS är en vattenbaserad detektor, GLACIER är flytande argon och LENA flytande scintillatorbaserad. Alla detektorer fungerar genom att observera det svaga ljuset och den elektriska laddningen som produceras när en neutrinopartikel interagerar med en kärna av vätskan inuti detektorn. Detektorerna kommer att baseras djupt under jorden (även 1,4 km djupt) för att filtrera bruset som utvecklas av de atmosfäriska och kosmiska partiklarna som bombarderar allt på jordens yta. Dessa bullerpartiklar penetrerar inte jorden på det djupet, men det gör de neutriner som interagerar svagt med normal materia. Detektorerna kommer att vara enorma i storlek, med den flytande målmassan i storleksordningen 100 000 – 1 000 000 ton.
LENA
LENA (Low Energy Neutrino Astronomy) är en vätskescintillationsdetektor med en massa på cirka 50 kton. Dess cylindriskt formade tank med cirka 100 meters höjd och 30 meters diameter. Den faktiska scintillationsvolymen är omgiven av nylonbarriär och buffertvolym. Dessutom är buffertvolymen omgiven av en ren vattenvolym. Detektionsmekanismen för LENA kommer att vara fotomultiplikatorrören, som är utformade för att delvis täcka väggarna mellan buffertvolym och vattenvolym. Scintillationsljuset som produceras i scintillationsvolym kommer att detekteras med dessa fotomultiplikatorrör. LENA:s mål är att studera lågenergineutriner som härrör från supernovaexplosioner, solen och jordens inre.
Vetenskapliga mål
Projektets mål var att: studera föreningen av alla krafter genom att observera protonsönderfall (ett mycket sällsynt fenomen som förväntas inträffa enligt vissa Grand Unified Theory (GUT)-modeller men aldrig observerats), studera de galaktiska supernovorna genom neutrino-observationer , studera mark- och solneutriner (neutriner bildas i kärnprocesser), studera överskottet av materia över antimateria i universum genom att observera neutrinoscillationer i samarbete med CERN (som tillhandahåller neutrinostrålar för experimentet; neutriner görs i CERN och som skickas som underjordisk stråle i hundratals kilometer genom jorden till detektorerna).
Webbplatser
Kandidatplatserna för observatoriet var:
- Callio vid Pyhäsalmi gruva ( Finland )
- Fréjus Road Tunnel ( Frankrike )
- Boulby Mine ( Storbritannien )
- Umbrien (den här platsen kräver att en ny grotta grävs ut, eftersom den här platsen inte är en gammal gruva, till skillnad från de andra platserna) ( Italien )
- SUNLAB (Sieroszowice Underground LABoratory) i Polkowice-Sieroszowice gruva ( Polen )
- Unirea gruva i Slănic ( Rumänien )
- Canfranc Underground Laboratory ( Spanien )
Från dessa kandidater väljs observatoriets plats (Se projektets hemsida för mer information om platserna).