Laboratori Nazionali del Gran Sasso - Laboratori Nazionali del Gran Sasso
_2014-02.jpg) Descripción general de los laboratorios de superficie de LNGS
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| Establecido | 1985 |
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| Tipo de investigación | Física de partículas, física nuclear |
| Director | Ezio Previtali (desde octubre de 2020) |
| Localización |
L'Aquila , Abruzzo , Italia 42 ° 25′16 ″ N 13 ° 30′59 ″ E / 42.42111 ° N 13.51639 ° E Coordenadas : 42 ° 25′16 ″ N 13 ° 30′59 ″ E / 42.42111 ° N 13.51639 ° E |
Agencia operadora |
INFN |
| Sitio web | www.lngs.infn.it |
| Más allá del modelo estándar |
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| Modelo estandar |
Laboratori Nazionali del Gran Sasso ( LNGS ) es el centro de investigación subterráneo más grande del mundo. Situado debajo de la montaña Gran Sasso en Italia , es bien conocido por la investigación en física de partículas del INFN . Además de una parte de la superficie del laboratorio, hay amplias instalaciones subterráneas debajo de la montaña. Los pueblos más cercanos son L'Aquila y Teramo . La instalación se encuentra a unos 120 km de Roma .
La misión principal del laboratorio es albergar experimentos que requieran un entorno de bajo fondo en los campos de la física de astropartículas y la astrofísica nuclear y otras disciplinas que puedan beneficiarse de sus características y de sus infraestructuras. El LNGS es, como los otros tres laboratorios de astropartículas subterráneos europeos ( Laboratoire Souterrain de Modane , Laboratorio subterráneo de Canfranc y Boulby Underground Laboratory ), miembro del grupo coordinador ILIAS .
Instalaciones
El laboratorio consta de una instalación de superficie, ubicada dentro del Parque Nacional Gran Sasso y Monti della Laga , y amplias instalaciones subterráneas ubicadas junto al túnel de 10 km de la autopista Traforo del Gran Sasso .
Los primeros grandes experimentos en LNGS se llevaron a cabo en 1989; las instalaciones se ampliaron más tarde y ahora es el laboratorio subterráneo más grande del mundo.
Hay tres salas experimentales principales con bóveda de cañón , cada una de aproximadamente 20 m de ancho, 18 m de alto y 100 m de largo. Estos proporcionan aproximadamente 3 × 20 × 100 = 6,000 m 2 (65,000 pies cuadrados) de espacio de piso y 3 × 20 × (8 + 10 × π / 4) × 100 = 95,100 m 3 (3,360,000 pies cúbicos) de volumen. Incluyendo espacios más pequeños y varios túneles de conexión, la instalación totaliza 17,800 m 2 (192,000 pies cuadrados) y 180,000 m 3 (6,400,000 pies cúbicos).
Las salas experimentales están cubiertas por unos 1400 m de roca, protegiendo los experimentos de los rayos cósmicos . Con unos 3400 metros de blindaje equivalente en agua (mwe), no es el laboratorio subterráneo más profundo, pero el hecho de que se pueda conducir sin usar elevadores de minas lo hace muy popular.
Proyectos de investigación
Investigación de neutrinos
Desde finales de agosto de 2006, el CERN dirige un haz de neutrinos muónicos desde el acelerador SPS del CERN hasta el laboratorio Gran Sasso, a 730 km de distancia, donde son detectados por los detectores OPERA e ICARUS , en un estudio de oscilaciones de neutrinos que mejorará la resultados del experimento de Fermilab a MINOS .
En mayo de 2010, Lucia Votano , directora de los laboratorios Gran Sasso, anunció: "El experimento OPERA ha alcanzado su primer objetivo: la detección de un neutrino tau obtenido a partir de la transformación de un neutrino muón , ocurrido durante el viaje de Ginebra al Laboratorio Gran Sasso ". Este fue el primer evento candidato a neutrino tau observado en un haz de neutrinos muónicos, lo que proporciona más evidencia de que los neutrinos tienen masa. (La investigación determinó por primera vez que los neutrinos tienen masa en 1998 en el detector de neutrinos Super-Kamiokande). Los neutrinos deben tener masa para que ocurra esta transformación; esto es una desviación del modelo estándar clásico de física de partículas , que asumía que los neutrinos no tienen masa.
Un esfuerzo para determinar la naturaleza Majorana / Dirac del neutrino, llamado CUORE (Observatorio Criogénico Subterráneo para Eventos Raros), está operando en el laboratorio (a partir de 2018). El detector está protegido con plomo recuperado de un antiguo naufragio romano, debido a la menor radiactividad del plomo antiguo que el plomo recién acuñado. Los artefactos fueron entregados a CUORE del Museo Arqueológico Nacional de Cagliari .
En septiembre de 2011, Dario Autiero de la colaboración OPERA presentó hallazgos que indicaban que los neutrinos llegaban a OPERA alrededor de 60 ns antes de lo que lo harían si viajaran a la velocidad de la luz. Esta anomalía de neutrinos más rápidos que la luz no se explicó de inmediato. Posteriormente, los resultados se investigaron y se confirmó que eran incorrectos. Fueron causados por un cable de fibra óptica defectuoso en el receptor OPERA del laboratorio, lo que provocó la llegada tardía de la señal del reloj con la que se comparó la llegada de los neutrinos.
En 2014, Borexino midió directamente, por primera vez, los neutrinos del proceso primario de fusión protón-protón en el Sol. Este resultado se publica en Nature . Esta medida es consistente con las expectativas derivadas del modelo solar estándar de J. Bahcall junto con la teoría de las oscilaciones de los neutrinos solares como se describe en la teoría de los RSU . En 2020, Borexino midió también los neutrinos solares originados en el ciclo CNO , un proceso de fusión común en las estrellas gigantes pero poco común en el Sol (solo el 1% de la producción de energía del Sol). Con este resultado, Borexino ha desentrañado los dos procesos que alimentan al Sol y muchas estrellas de la secuencia principal.