PICO - PICO - Wikipedia

Эта статья об эксперименте с темной материей. Для Тихоокеанского института общественных организаций см. Национальная сеть PICO. Для медицинской мнемоники см. PICO процесс. Для использования в других целях см. Пико.

PICO это эксперимент по поиску прямых доказательств темная материя используя пузырьковая камера из хлорфторуглерод (Фреон ) как активная масса. Он расположен по адресу СНОЛАБ в Канаде.

Он был образован в 2013 году в результате слияния двух похожих экспериментов, ПИКАССО и КУПП.[1][2]

ПИКАССО (пroject яп CAнада Sискать Sаперсимметричный Ообъекты, или пRojet D 'яопределение де CAндидац Sаперсиметрики ТАКmbres на французском языке) был международным сотрудничеством с членами из Université de Montréal, Королевский университет, Саут-Бенд Университета Индианы и Чешский технический университет в Праге, Университет Альберты, Лаврентьевский университет и BTI, Чок-Ривер, Онтарио. ПИКАССО был преимущественно чувствителен к вращение -зависимые взаимодействия Слабо взаимодействующие массивные частицы (WIMPs) с фтор атомы.

КУПП (CГикаголенд Обсерватория для Uземля пстатья пhysics) был похожим проектом с участниками из Фермилаб, Чикагский университет, и Университет Индианы. Опытные образцы прошли испытания в МИНОС эксперимент в дальнем зале, с расширенным экспериментом, также работающим в SNOLAB. Он использовал трифториодметан (CF3I) как среда.

Принцип

Детектор пузырьков - это чувствительное к излучению устройство, в котором используются мелкие капли перегретой жидкости, взвешенные в гелевой матрице.[3] Он использует принцип пузырьковая камера но поскольку только маленькие капли могут претерпевать фазовый переход за один раз, детектор может оставаться активным в течение гораздо более длительных периодов времени, чем классическая пузырьковая камера. Когда в капле выделяется достаточное количество энергии ионизирующим излучением, перегретая капля подвергается фаза перехода и становится газовым пузырем. Детекторы PICASSO содержат капли фреона со средним диаметром 200 мкм. Развитие пузырька в детекторе сопровождается акустической ударной волной, которая улавливается пьезоэлектрический датчики. Основным преимуществом метода пузырькового детектора является то, что детектор практически нечувствителен к фоновое излучение. Чувствительность детектора можно регулировать, изменяя температуру капель. Детекторы, содержащие фреон, обычно работают при температуре 15–55 ° C (60–130 ° F).

Справедливость концепции детектора пузырьков была показана в нескольких публикациях.[4] Есть еще один подобный эксперимент с использованием этой техники в Европе, который называется ПРОСТО.

ПИКАССО

Эксперимент PICASSO проводился в компании SNOLAB. У него было два научных прогона: сначала с 2 (результаты опубликованы в 2009 г.), а затем с 10 (результаты опубликованы в 2012 г.) детекторными элементами. Окончательная конфигурация детектора состояла из 32 детекторных элементов (результаты не опубликованы). Сигнала темной материи не обнаружено.

КУПП

Коллаборация COUPP эксплуатировала пузырьковую камеру в Фермилаб 2011-2012 гг. Частицы из пучка ускорителя частиц были выпущены в камеру, чтобы оценить технологию обнаружения темной материи.

Сотрудничество COUPP использовало пузырьковую камеру с 3,5 кг CF3Я в МИНОС подземная часть в Фермилаб. Результаты были опубликованы в январе 2011 года. Сотрудничество COUPP также использовало ту же пузырьковую камеру с 4 кг CF3Я в SNOLAB с сентября 2010 по август 2011. Результаты SNOLAB (также называемые COUPP-4kg) были опубликованы в 2012 году. Темной материи обнаружено не было.

Результаты PICASSO и COUPP

PICASSO сообщает результаты (ноябрь 2009 г.) для спин-зависимых WIMP взаимодействия на 19F. Сигнал темной материи не обнаружен, но для WIMP массы 24 ГэВ /c2 получены новые жесткие ограничения на спин-зависимое сечение рассеяния вимпов на 19F из 13.9 pb (90% CL ). Этот результат был преобразован в предел сечения для взаимодействий WIMP на протонах 0,16 пб (90% CL). Полученные пределы ограничивают недавние интерпретации ДАМА / ВЕСЫ эффект годовой модуляции в терминах спин-зависимых взаимодействий.[5]

Новые результаты были опубликованы в мае 2012 года с использованием 10 детекторов с полной экспозицией. 14 кг · сут, чтобы ограничить взаимодействие маломассивных WIMP на 19Ф.[6] Лучшие спин-зависимые пределы были получены для 20 ГэВ / c2 Масса WIMP: 0,032 pb (90% C.L.) для протонного сечения. Для спин-независимой области малых масс около 7 ГэВ: 1.41×10−4 pb верхний предел (90% C.L.)

PICO

[7]

Проект PICO начался, когда группы PICASSO и COUPP объединились в 2013 году. Эксперимент PICO расположен в СНОЛАБ, Канада, в шахте на глубине 2 км. По состоянию на 2018 год коллаборация PICO провела два эксперимента в SNOLAB: пузырьковая камера под названием PICO-2L и камера под названием PICO-60 (ранее называвшаяся COUPP-60), где числа 2 и 60 относятся к объему (в литрах). материала мишени в каждой камере. В качестве материала мишени использовался C3F8. Более крупная версия эксперимента планируется на 2018 год. Более крупная версия будет иметь целевой объем 250-500 литров (и будет называться PICO-250 или PICO-500 соответственно). Ожидается, что строительство эксперимента PICO-500 начнется в 2019 году.

PICO-2L была первой пузырьковой камерой, которая начала работу в октябре 2013 года. Научные прогоны проходили с октября 2013 года по май 2014 года (научный прогон 1) и с февраля 2015 года по ноябрь 2015 года (научный прогон 2). ПИКО-2Л был списан в 2016 году.

PICO-60 последовал за PICO-2L. Сбор данных начался в 2013 году, и этот первый научный запуск продолжался до мая 2014 года. Для этого первого запуска детектор был заполнен CF3Я и детектор использовали только половину его емкости в терминах активного объема (активный объем составлял 25 литров). После этого первоначального запуска детектор был отремонтирован, материал мишени был переключен на C3F8 а активный объем увеличен на полную мощность (53 литра). Ремонтные работы были завершены, и второй научный запуск начался летом 2016 года. Второй научный запуск завершился летом 2017 года, после чего PICO-60 был выведен из эксплуатации. Экспериментальная станция PICO-60 используется для новой пузырьковой камеры под названием PICO-40L. PICO-40L - это новый тип пузырьковой камеры, техническая конструкция которой устраняет необходимость в буферной жидкости, которая является источником шума измерения. PICO-40L строился в 2018 году, первые результаты ожидаются в 2019 году.

Коллаборация PICO также имеет ряд пузырьковых камер, используемых для калибровки (не для обнаружения темной материи), таких как камеры CIRTE (COUPP Iodine Recoil Efficiency) и PICO-0.1.

Рекомендации

  1. ^ "ПИКО". СНОЛАБ. Получено 2015-12-01.
  2. ^ "ПИКО / ПИКАССО". Институт физики элементарных частиц. Получено 2015-12-02. Коллаборации PICASSO и COUPP объединились в 2013 году и образовали коллаборацию PICO.
  3. ^ «Детектор пузырей». Архивировано из оригинал на 2008-03-20. Получено 2008-12-23.
  4. ^ http://inspirehep.net/search?p=find+collaboration+picasso&FORMAT=WWW&SEQUENCE=
  5. ^ С. Аршамбо; и другие. (Сотрудничество PICASSO) (2009 г.). "Зависящие от спина пределы темной материи для взаимодействий вимпов на 19F пользователя PICASSO ". Письма по физике B. 682 (2): 185–92. arXiv:0907.0307. Bibcode:2009ФЛБ..682..185А. Дои:10.1016 / j.physletb.2009.11.019.
  6. ^ PICASSO Collaboration (3 мая 2012 г.). "Ограничения на взаимодействие маломассивных WIMP на 19F от ПИКАССО ". Письма по физике B. 711 (2): 153–161. arXiv:1202.1240. Bibcode:2012ФЛБ..711..153А. Дои:10.1016 / j.physletb.2012.03.078.
  7. ^ «Эксперимент по поиску темной материи PICO».

дальнейшее чтение

внешняя ссылка