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10 noviembre 2022

LSC,一个在比利牛斯山800米岩石下的实验室,了解这一切是如何开始的

这个位于坎弗兰的地下科学研究中心位于索姆波特隧道的中间,是世界上11个同类中心之一,也是欧洲第二大中心。其设施容纳了不同领域的实验和11个不同国籍的研究人员。

坎弗兰是一个能让人同时想起几件事的名字。从阿拉贡比利牛斯山的风景到其国际火车站的威严。另外,这个城市在第二次世界大战期间经历的阴谋,是间谍的地盘。而且,自20世纪末以来,上阿拉贡镇也一直与科学前卫联系在一起,这要归功于它的地下实验室,这是一个国际参考中心,位于连接西班牙和法国的索姆波特隧道,在构成托巴索山的800米岩石下。这种天然的屏蔽使科学家们能够在与宇宙射线隔离的情况下工作,并研究像中微子这样特殊的粒子,这有助于了解物质的起源,接近暗物质或了解生物体如何在没有辐射的环境中发展。

为了举例说明其分量,我只想说,它的长期工作人员由大约30人组成,但其设施容纳了来自51个中心和11个不同国籍的250多名研究人员。当然,它还进行尖端的实验,使这个实验室处于一种特殊的地位。”坎弗朗克地下实验室(LSC)主任卡洛斯-佩尼亚-加雷(Carlos Peña Garay)解释说:”这在西班牙肯定是独一无二的,在欧洲也是第二重要的;拥有这样的设施,吸引了来自世界各地的科学家和工程师,这真是一颗宝石。

1985年,在萨拉戈萨大学科学家的倡议下,这个中心成立了。现在的公路隧道和旧的铁路隧道之间的位置,自20世纪70年代以来一直被废弃,阿拉贡校区的核物理研究小组选择了这个位置来建立现在的实验室。从那时起,它已经被扩大和翻新,目前是欧洲第二大的同类建筑。

一把抵御宇宙射线的保护伞

此外,LSC被认为是一个ITCS,即一个奇异的技术科学设施,就像巴塞罗那的Mare Nostrum超级计算机或加那利群岛的Gran Telescopio。一个由经济和竞争力部、阿拉贡政府和萨拉戈萨大学组成的财团目前负责管理该中心。

在这里,多达20个物理学、生物学、地质学和其他科学分支的实验是在一个特殊的环境中进行的。”当科学家和工程师建造非常敏感的探测器时,他们要在表面测量的主要是宇宙射线,”主管说。”他继续说:”为了能够使用这些探测器并发现新的现象或高灵敏度地描述它们,你必须保护它们,这就是我们所做的,在路上设置一些地面。”他说:”在某种程度上,它是一种太阳镜或雨伞,可以消除宇宙的噪音。

一把800米长的岩石保护伞,使得例如NEXT实验(目前在LSC最重要的实验)得以进行。它的重点是证明中微子 “有一个非常特殊的属性”,佩尼亚说,”它们同时是物质和反物质”。

LSC内部,在坎弗兰。LSC Canfranc地下实验室
坎弗朗克的LSC内部。

“通过证明它们是物质和反物质,我们可以解释和理解宇宙如何在第一时间内能够形成多一点物质,也就是我们,而不是我们的另一个自我,也就是反物质,”这位科学家补充说。

为了做到这一点,NEXT使用氙136,一种 “非常特殊 “的气体,因为它的原子核 “具有非常罕见和特殊的解体,它同时发射出两个电子”。该中心负责人说,在这种发射中,此外还出现了 “两个我们了解较少、像幽灵一样的粒子”。那就是:中微子。

在暗物质之后

由萨拉戈萨大学研究员Marisa Sarsa领导的ANAIS项目是该中心的另一个旗舰项目。”在这种情况下,它正在寻找一种与我们所处的环境非常不同的物质成分,”佩尼亚说。这就是暗物质,它占了宇宙中不少于84%的物质。”他说:”我们知道它的存在,因为我们可以通过重力感觉到它,但我们看不到它。

该项目使用碘化钠晶体,旨在尝试验证或反驳意大利的一项实验,即DAMA/LIBRA,”该实验观察到一个与暗物质的存在相匹配的信号,”负责人说。”他说:”Anais正在与世界上另外两个实验竞争–一个在韩国,一个在美国–事实上,它是具有领先优势的一个实验,所以我们非常自豪。

LSC超越了这两个旗舰调查,被配置为 “一个有很多服务的实验性酒店”,佩尼亚举例说。因此,该中心正在开拓一些领域的发展,”例如研究当你在没有μ子(一种类似于电子的带电粒子,但质量大200倍)和宇宙辐射的情况下,生命会发生什么”。

坎弗兰,与Hyper-KamioKande合作

谈到生物学,当被问及实验室的未来应该是什么时,其主任反思道:”你在生物学中学到的最有趣的事情之一是,一般来说,未来就是灭绝。他还说:”一切,作为人类的创造,最终都会灭绝,它将不再有意义;我们只会在我们有意义的时候存在,也就是说,在我们有这种效用的时候存在,也就是为有发明的科学界提供服务,在这种情况下,拥有这样的资源是必要的或必须的”。

除其他行动外,这个未来还包括成为西班牙对Hyper-KamioKande建设的协调中心,这是一个巨大的日本实验,旨在加深我们对中微子及其特性的认识。

该项目包括一个直径68米、高71米的巨型超纯水箱,将安装在日本,与LSC的空间相似。”佩尼亚说:”在那片黑暗中,我们将能够看到来自恒星的中微子,通过观察这些中微子,我们将能够发现恒星内部发生了什么。

坎弗朗克实验室将协调西班牙将参与的行动,这占 “总预算的3%”和专门用于建造探测器的预算的10%。”有很多工业工作,75%的预算是为我们的工业建造部件,然后我们将把这些部件送往日本,”他总结道。

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