Geotags:

Kanada

Kuvagalleria: Kanadan SNOLABissa fysiikka "kuuntelee" maailmankaikkeutta

Kaksi kilometriä Ontarion alapuolella kallio, puhdashuoneet, ilmaisimet ja digitaaliset järjestelmät etsivät neutriinoja, pimeää ainetta ja erittäin harvinaisia ​​tieteellisiä ilmiöitä.

SNOLAB: ilmaisimet, kryogeeniset laitteet, kokeelliset huoneet ja ympäristönvalvonta tukevat neutriinoihin, pimeään aineeseen ja erittäin matalan taustan fysiikkaan keskittyviä tutkimusohjelmia
Creightonin kaivoksen SNOLABin maanpäällinen rakennus tukee kahden kilometrin syvyydessä tapahtuvaa: siellä on toimistoja, valvomohuoneita, puhdaslaboratorioita, työpaja, IT-infrastruktuuri, varastotilaa sekä tilaa komponenttien valmisteluun ja testaamiseen ennen niiden siirtämistä maanalaiseen laboratorioon. (Kuva: SNOLAB)

Kuvat, jotka on omistettu SNOLAB Ne kertovat meille enemmän kuin vain maan alle rakennetun laboratorion. Creightonin kaivoksessa lähellä Sudburya Ontariossa Kanadassa käytetään noin kahden kilometrin paksuista kalliota olennaisena osana instrumenttejaan, mikä muuttaa maan syvyydet luonnolliseksi suojaksi kosmista säteilyä vastaan.

La valokuvagalleria Se johtaa sisään yhteen planeetan kontrolloiduimmista kokeellisista ympäristöistä. Canadian Shieldin rakennukseen on kaiverrettu suuria onteloita: ilmaisimia, kryogeenisiä laitoksia, puhdistusjärjestelmiä ja laitteita, jotka on suunniteltu tunnistamaan niin heikkoja fyysisiä signaaleja, että ne voidaan sekoittaa ympäröivään meluun.

Syvyys ei siis ole yksinkertainen logistinen ominaisuus. Kallion paksuus vähentää kosmisten säteiden tuottamaa taustasäteilyä noin kerrannaiskertoimella 50 miljoonaa, jolloin sen taajuus olisi suuruusluokkaa yksi kosminen säde neljää neliömetriä kohden päivässä. Ilman tätä suojausta pintaan pääsevät toissijaiset hiukkaset peittäisivät alleen monia odotetuista tapahtumista.

Avain ei ole vain herkempien instrumenttien rakentaminen, vaan riittävän hiljaisen ympäristön luominen, jotta ne voivat kuunnella maailmankaikkeutta. SNOLABilla on noin 5 000 neliömetriä puhdasta maanalaista tilaa, ja se toimii ISO 6 -puhdashuoneen kaltaisissa olosuhteissa, joissa jo pieni määrä pölyä voi tuoda radioaktiivisia epäpuhtauksia.

Valokuvat havainnollistavat kokeellisen hiljaisuuden saavuttamiseen tarvittavaa monimutkaisuutta. Kunkin ilmaisimen takana ovat ilmanvaihto-, jäähdytys-, sähkö-, paineilma- ja ultrapuhdasvesijärjestelmät. Lämpötilasta, värähtelyistä, leijuvista hiukkasista ja energiastabiilisuudesta tulee tieteellisiä muuttujia, koska ne voivat vaikuttaa kerättyyn dataan.

Yksi näyttävimmistä rakenteista on fotomonistimien suuri tukipallo SNO+, Sudburyn neutriino-observatorion kehitysaskel. Tuhannet valoanturit ympäröivät keskiosaa ja keräävät hiukkasten vuorovaikutusten synnyttämiä heikkoja välähdyksiä ja muuntavat ne sähköisiksi signaaleiksi, joista tapahtumat voidaan rekonstruoida.

Sama ympäristö oli jo isännöinyt koetta SNO, joka auttoi osoittamaan, että aurinkoneutriinot voivat muuttaa "makua" matkan aikana Auringosta Maahan ja siten niillä on massa. Neutriinovärähtelyjen löytäminen ansaitsi Arthur B. McDonaldille ja Takaaki Kajitalle Fysiikan Nobel-palkinto 2015.

Kuvat yhdistävät näin nykyfysiikan perustavanlaatuisen sivun edelleen avoimiin kysymyksiin. Uudet laitteet tutkivat neutriinojen ominaisuuksia, etsivät supernovien synnyttämiä hiukkasia ja yrittävät tunnistaa mahdollisia vuorovaikutuksia, jotka johtuvat... pimeä aine.

Ilmaisin DEAP-3600, joka näkyy rakentamisen aikana, käyttää nestemäistä argonia etsiäkseen erittäin harvinaisia ​​törmäyksiä hypoteettisten pimeän aineen hiukkasten ja atomiytimien välillä. Muissa valokuvissa näkyy CUTE, kryogeeninen maanalainen testauslaitos, jossa erittäin herkkiä ilmaisimia testataan erittäin matalissa lämpötiloissa ja alennetun radioaktiivisuuden olosuhteissa.

Valokuvagalleria havainnollistaa myös harvinaisten hiukkasfysiikan edellyttämää teollista mittakaavaa. SNO+:n osalta noin 800 tonnia mineraaliöljyä kuljetettiin maan alle tislattavaksi ja puhdistettavaksi. Generaattoreiden, keskeytymättömien virtalähteiden, jääkaappien, pumppujen ja nestepiirien on suojattava kokeita, joiden tarkoituksena on kerätä tietoa pitkien ajanjaksojen aikana.

Tässä ympäristössä digitaalisen infrastruktuurin hallinta tulee osaksi tieteellistä menetelmää. AVEVA PI -järjestelmän avulla SNOLAB yhdistää aiemmin ohjelmoitavien logiikkaohjainten, teollisuusjärjestelmien ja erillisten laitteiden välillä jaettua tietoa, kun taas AVEVA PI Visionin avulla voit visualisoida toimintaolosuhteita, aikajanoja ja poikkeamia.

Mahdollisuus yhdistää tietoja eri järjestelmistä antaa meille mahdollisuuden tarkistaa, mitä laboratoriossa tapahtui, kun ilmaisin rekisteröi epätavallisen tapahtuman. Sähkökatkoa, tärinää, lämpötilan muutosta tai ilmassa olevien hiukkasten lisääntymistä voidaan siten verrata tieteellisten instrumenttien käyttäytymiseen.

Operatiivisen datan laadusta tulee tieteellisen datan laadun edellytys. Jotta voitaisiin väittää, että signaali voisi tulla neutriinosta, supernovasta tai pimeästä aineesta, on oltava mahdollista sulkea pois mahdollisuus, että sen olisi tuottanut kone, saastuminen tai ympäristön muutos.

Data-analyysi on jo tuottanut konkreettisia tuloksia. Tutkiessaan hätävirransyöttöön siirtymistä teknikot varmistivat, että suojellakseen HALO, heliumin ja lyijyn observatorioakunkestoa tarvittiin noin seitsemän minuutin sijaan aiemmin oletetun 30 minuutin sijaan, mikä vähensi kustannuksia ja UPS:n viemää tilaa.

Tärinäanturit ja ennakoivat analytiikkajärjestelmät mahdollistavat myös mahdollisten moottoripoikkeavuuksien tunnistamisen ennen kuin ne johtavat vikaantumiseen. Laboratoriossa, johon pääsee vain toimivan kaivoksen läpi, toimintahäiriön ennustaminen tarkoittaa tieteellisten hankintojen suojaamista, jotka voivat kestää kuukausia tai vuosia.

Maanpäällisen rakennuksen valokuvat osoittavat, että SNOLAB ulottuu kahdelle toisiaan täydentävälle tasolle. Kaivoksen yläpuolella on toimistoja, valvomohuoneita, laboratorioita, työpajoja ja tiloja komponenttien valmisteluun; maan alla tehtävissä kokeissa hyödynnetään geologista suojausta ja puhtaita olosuhteita, jotka ovat välttämättömiä erittäin matalassa syvyydessä tehtävälle tutkimukselle.

Laitos kokoaa yhteen yli tuhat käyttäjää ja yhteistyökumppania 165 laitoksesta 23 maasta. Perusfysiikka, tekniikka, automaatio, kryogeniikka, kunnossapito ja datatiede yhdistyvät samassa paikassa ja osoittavat, kuinka suuret kysymykset maailmankaikkeudesta riippuvat näennäisesti kaukaisesta asiantuntemuksesta.

Tässä kuvakokoelmassa SNOLAB se siis näyttää siltä kuin tieteellinen kone, joka on jaettu geologian, infrastruktuurin, ilmaisimien ja ohjelmistojen keskenKivi vaimentaa taivaalta tulevaa melua, puhdastilat rajoittavat ympäristön melua ja digitaaliset järjestelmät järjestävät koneiden tuottaman melun: vasta silloin, kaksi kilometriä Ontarion alapuolella, voivat maailmankaikkeuden himmeimmätkin signaalit ilmestyä.

SNOLAB, neutriinojen ja pimeän aineen tiede kahden kilometrin syvyydessä maan alla

”Vierailu SNOLABissa”, matka kanadalaiseen neutriinoja tutkivaan laboratorioon

SNOLAB, koko päivä Ontarion maanalaisessa laboratoriossa Kanadassa

Tässä on kolme oivallusta, jotka saattavat kiinnostaa sinua:

Hyper-Kamiokande, neutriinotiede, on valmis
KM3NeT, vedenalainen teleskooppi, joka paljastaa neutriinojen salaisuudet
Nancy Grace Roman, teleskooppi, joka kartoittaa miljardeja galakseja

SNOLAB: Ontarion tieteellinen infrastruktuuri, jossa maanalaiset laboratoriot ja edistyneet teknologiat mahdollistavat erittäin heikkojen signaalien havaitsemisen ja vähentävät samalla kosmisten säteiden aiheuttamia häiriöitä.
Sudburyn neutriino-observatorion luoman ja nyt SNO+:n uudelleen käyttämän ilmaisimen valokerroittimia tukeva suuri pallomainen rakenne: tuhannet anturit ympäröivät keskiosaa muuntaakseen pieniä valosignaaleja dataksi, jonka avulla neutriinojen vuorovaikutukset voidaan rekonstruoida (Kuva: SNO Collaboration/SNOLAB)

Katso kartalta

KOMMENTIT

Jätä kommentti

Aiheeseen liittyvät artikkelit