Ученые в подземных центрах по всему миру и их изобретательные коллеги поближе к земной поверхности обслуживают различные детекторы с общей целью: найти ответы на вопросы о природе материи и энергии. Давайте подробнее узнаем о центрах, находящихся на глубине 1000 и более метров под землей, которые раскапывают секреты вселенной.

Земную поверхность непрерывно «поливает» поток из энергетических субатомных частиц. Получившийся в результате взаимодействия космических лучей в верхних слоях атмосферы, этот невидимый дождь создает шумную фоновую радиацию, затмевая новые частицы или силы, которые разыскивают ученые. Решить эту проблему можно, переместив эксперименты под самый лучший из зонтов, которыми мы располагаем: земную кору.
Хоть и сложные с точки зрения строительства и доступности, подземные помещения — идеальные пункты для наблюдения за взаимодействием частиц. Горная порода над головой защищает исследования от надоедливых частиц, предотвращает вмешательство мюонов. Последние несколько десятков лет подземные исследовательские центры размещали у себя самые масштабные и комплексные эксперименты по выявлению частиц, внося лепту в важные физические открытия.
«В начале 60-х исследователи из центров Колар-Голдфилдс (Индия) и золотого прииска в Ист-Ранд (Южная Африка) поняли, что если уйти достаточно глубоко под землю, появится возможность беспрепятственно отслеживать высокоэнергетичные частицы при столкновениях космических лучей, происходящих в атмосфере. Обе группы доложили о первых наблюдениях нейтрино в атмосфере с разной подземной глубины», — рассказывает Генри Соубел, один из американских представителей эксперимента Супер-Камиоканде в обсерватории Камиока
Даже учитывая то, что центр полностью скрыт под землей, сверхчувствительные детекторы часто требуют дополнительной защиты от случайных частиц и небольшого количества радиации, излучаемого горной породой и инструментами. Один из примеров — большой подземный ксеноновый эксперимент (Large Underground Xenon) исследовательского центра Сэнфорд (Sanford Underground Research Facility), цель которого — найти частицы темной материи, «вимпы» (WIMP), или слабовзаимодействующие массивные частицы.
«Уход под землю уничтожает большую часть радиоактивности, но не всю, так что мы пользовались 72000-галонным (272 кубометра) водным щитом, чтобы не подпускать нейтроны и гамма-лучи к установке LUX», — поясняет Гарри Нельсон, один из экспериментаторов и представитель строящейся LUX-Zeplin в лаборатории Сэнфорд.

Источник: www.symmetrymagazine.org

Обсерватория Камиока. 1000 метров под землей, основана в 1983 году.

Исследовательский центр, ранее известный как «Подземная обсерватория Камиока», расположился в шахте Мозуми, префектура Гифу, Япония. Действующие или бывшие шахты идеально подходят для подземных исследовательских центров — с точки зрения затрат эффективнее использовать существующие гигантские прорехи в горной породе или земле, нежели выкапывать новые.
Изначально в обсерватории изучали стабильность спонтанного распада протонов с помощью эксперимента Камиоканде. Так как нейтрино — значительный фон для поиска распада протонов, изучение нейтрино также стало одним из главных направлений обсерватории.
Сейчас центр, известный как обсерватория Камиока, отслеживает нейтрино, поступающие от сверхновых звезд, Солнца, нашей атмосферы и ускорителей частиц. В 2015 году Такааки Кадзита удостоился Нобелевской премии по физике за открытие атмосферных нейтринных осцилляций при эксперименте Супер-Камиоканде. Премию он разделил с канадской обсерваторией нейтрино в Садбери.

Источник: www.symmetrymagazine.org

Стоульская подземная лаборатория физики (SUPL). 1000 метров под землей, строится.

SUPL строится на базе действующего Стоульского золотого прииска в австралийском штате Виктория. Центр будет тесно сотрудничать с национальной лабораторией Гран Сассо в Италии, где были совершены серьезные прорывы в исследовании темной материи через возможное обнаружение вимпов. В SUPL собираются проверить, меняется ли количество темной материи в определенных галактиках в зависимости от позиции Земли.
Так как Австралия находится в Южном полушарии, и времена года там не совпадают с итальянскими, этот сезонный эксперимент над темной материей также будет проверять результаты итальянцев, чтобы лучше узнать о вимпах и темной материи. SUPL предложили два эксперимента: SABRE (Йодид натрия с активным фоновым коэффициентом задержания) и DRIFT-CYGNUS (Идентификация направленных частиц отдачи по траекториям — космология и ядерные частицы отдачи).