English Polski

Ciekły argon

Detektory neutrin o dużej masie wykonane w technologi ciekłoargonowych komór projekcji czasowej (LArTPC) są i będą wykorzystywane w wielu eksperymentach oscylacyjnej fizyki neutrin. Technologia ciekłoargonowa pozwala na trójwymiarowe obrazowanie z bardzo dobrą rozdzielczością, porównywalną do dawnych komór pęcherzykowych nawet skomplikowanych topologii oddziaływań neutrin. LArTPC korzysta przy tym z dobrodziejstw dzisiejszej techniki, wykorzystując elektroniczny system odczytu danych. W połączeniu z nowoczesnymi algorytmami analizy obrazów daje bardzo dobre wyniki w szerokim zakresie energii neutrin (począwszy od kinematycznego progu dla atmosferycznych neutrin elektronowych i mionowych) oraz dla pomiarów, gdzie potrzebna jest wysoka wydajność i niski poziom tła.

Nasza grupa zaangażowana jest w eksperymenty neutrinowe wykorzystujące detektory ciekłoargonowe od roku 2000.
Aktualnie rozpoczynamy prace we wspólpracy z amerykańskim programem neutrinowym. Jest to projekt wykorzystujący technologie detektorów ciekłoargonowych dla badań oscylacji neutrin na krótkiej bazie (projekt SBN - Short Baseline Neutrino program), i prac R&D dla tej technologii (m.in. LArIAT) z myślą o projekcie LBNF-DUNE. Kontynuujemy również analizę danych zebranych przez eksperyment ICARUS w laboratorium LNGS we Włoszech.


Eksperyment ICARUS

Członkowie naszego zakładu brali udział w przygotowaniu eksprymentu ICARUS, budowie i testach detektora, przygotowaniu oprogramowania oraz zbieraniu danych w podziemnym laboratorium LNGS we Włoszech. Eksperyment ICARUS to historycznie pierwszy eksperyment wykorzystujący ciekłoargonową komorę projekcji czasowej do detekcji neutrin. Olbrzymi detektor o masie 600ton (T600) jest wciąż największym na świecie detektorem skonstruowanym w tej technologii. Detektor T600 rozpoczął zbieranie danych w maju roku 2010 i zakończył w czerwcu 2013 roku. Głównie obserwowane były oddziaływania neutrin z wiązki neutrin mionowych (CNGS - Cern Neutrinos to Gran Sasso) produkowanej w ośrodku akceleratorowym CERN. Eksperyment w dużym stopniu przyczynił się również do odrzucenia hipotezy dotyczącej poruszania się neutrin z prędkością większą niż prędkość światła. W 2017 roku został przewieziony do laboratorium Fermilab w USA gdzie będzie pracował jako jeden z trzech detektorów w programie SBN.

Aktualnie trwa analiza danych zebranych przez detektor ICARUS pod kątem analizy oddziaływań neutrin atmosferycznych i rozwoju algorytmów analizy danych - obrazów oddziaływań.

Agnieszka Zalewska, Krzysztof Cieślik, Anna Dąbrowska, Małgorzata Harańczyk, Tomasz Wąchała

Granty i fundusze, które pozwoliły na udział w eksperymencie:

  • Harmonia 5, numer projektu: 2012/04/M/ST2/00775, "Własności neutrin i rozpadu protonu – badania przy użyciu wielkiego ciekłoargonowego detektora T600 eksperymentu ICARUS"

link: Propozycje prac licencjackich i magisterskich:


Program neutrinowy w laboratorium Fermilab (SBN, LArIAT)

Neutrinowy program w laboratorium Fermilab w USA jest zróźnicowany i obejmuje szeroki zakres badań. Główną technologią detektorową wykorzystywaną i rozwijaną w Fermilabie jest ciekłoargonowa komora projekcji czasowej LArTPC (z ang. Liquid Argon Time Projection Chamber). Nasza grupa zaangazowana jest w eksperyment z krótką bazą (Short Baseline Neutrino program - SBN) i projekt R&D techniki argonowej (Liquid Argon In A Test beam - LArIAT).

Celem programu neutrinowego z krótką bazą SBN jest zbadanie oscylacji neutrin akceleratorowych na dystansie kilkuset metrów. Głównym celem tego projektu jest wyjaśnienie anomalii obserwowanych w experymentach LSND i Miniboone. Jednym z proponowanych rozwiązań problemu zaobserwowanych anomali jest wprowadzenie nowego typu neutrin tzw.neutrin sterylnych. Hipotetyczne neutrina sterylne nie oddziałują ze znaną nam materią, jednak mieszając się z trzema znanymi neutrinami mogą wpływać na proces oscylacji znanych typów neutrin i powodować powstanie obserwowanych anomalii. Zachowanie neutrin wyprodukowanych za pomocą akceleratora Booster będą obserwować trzy detektory typu LArTPC : bliski detektor SBND stanie w odległości 120 metrów i będzie dysponował masą 260 ton ciekłego argonu; detektor MicroBonne o masie 80 ton ustawiony jest w odległości 470 m i już rozpoczął zbieranie danych; detektor ICARUS o masie 600 ton po przewiezieniu z Europy do Fermilabu instalowany jest jako tzw. detektor daleki w odległości 700 m.

Detektor LArIAT jest niewielką ciekłoargonową komorą projekcji czasowej. Ustawiona jest ona na wiązce cząstek naładowanych (głownie protonów, mionów oraz, mezonów pi i K). Dzięki temu, można badać odpowiedź detektora w kontrolowanych warunkach i testować rożne rowiązania techniczne, prowadzące do uzyskania jak najlepszej jakości sygnału w detektorach tego typu. Nasz zakład jest zaangażowany w symulacje uzysku światła jak również udział w zbieraniu danych i budowę aparatury.

Małgorzata Harańczyk, Paweł Kryczyński, Marta Babicz

Granty i fundusze, które pozwoliły na udział w eksperymencie:

  • Preludium 5, numer projektu: 2013/09/N/ST2/02793, "Wykorzystanie metod analizy kształtu impulsu w fizyce neutrin i Ciemnej Materii"

linki: http://sbn.fnal.gov/; https://lariat.fnal.gov/ ; publikacje; referaty;

Propozycje prac licencjakich i magisterskich (dla studentów)


Previous page: Eksperyment T2K
Następna strona: SUNLAB