피코

PICO
이 기사는 암흑 물질 실험에 관한 것이다.태평양 지역사회 기관 연구소의 경우 PICO 국가 네트워크를 참조하십시오.의료용 니모닉에 대한 내용은 PICO 프로세스를 참조하십시오.다른 용도는 Pico를 참조하십시오.

PICO는 클로로플루오로카본(Freon)의 거품실을 활성질량으로 사용해 암흑물질의 직접적인 증거를 찾는 실험이다.캐나다 SNOLAB에 위치해 있다.

그것은 2013년에 피카소와 COUPP라는 두 유사한 실험의 합병을 통해 형성되었다.[1][2]

PICASSO (Project In CAnada to Search for Supersymmetric Objects, or Projet d'Identification de CAndidats Supersymétriques SOmbres in French) was an international collaboration with members from the Université de Montréal, Queen's University, Indiana University South Bend and Czech Technical University in Prague, University of Alberta, Laurentian U온타리오 주 칠크 리버의 Niversity and BTI.피카소는 주로 불소 원자와 약하게 상호작용하는 거대한 입자(WIMP)의 스핀 의존적 상호작용에 민감했다.

COUPP(Chicagoland Observatory for Letround Particle Physics)는 페르밀랍, 시카고 대학, 인디애나 대학교의 회원들과 비슷한 프로젝트였다.시제품은 MINOS 실험 먼 홀에서 시험되었고, SNOLAB에서도 스케일업 실험이 실행되었다.트리플루오로오도메탄(CFI3)을 매개체로 사용했다.

원리

거품 검출기는 젤 매트릭스에 매달려 있는 작은 과열 액체 방울을 사용하는 방사선 민감 장치다.[3]그것은 버블 챔버의 원리를 사용하지만 작은 방울만이 한 번에 위상 전환을 겪을 수 있기 때문에 검출기는 전통적인 버블 챔버보다 훨씬 더 오랜 기간 동안 활성 상태를 유지할 수 있다.이온화 방사선에 의해 충분한 에너지가 방울에 축적되면 과열된 방울은 위상 전환을 거쳐 기체 거품이 된다.피카소 검출기에는 평균 지름 200μm의 프레온 물방울이 들어 있다.검출기의 거품 발달은 피에조 전기 센서에 의해 집히는 음향 충격파를 동반한다.버블 검출기 기술의 가장 큰 장점은 검출기가 배경 방사선에 거의 무감각하다는 점이다.검출기 감도는 물방울의 온도를 변경하여 조정할 수 있다.자유형 검출기는 일반적으로 15-55°C(60–130°F)의 온도에서 작동된다.

버블 검출기 개념의 타당성은 여러 간행물에 나타나 있다.[4]SIMPY라고 불리는 이 기술을 이용한 또 다른 유사한 실험이 유럽에서 있다.

피카소

피카소 실험은 SNOLAB에서 실행되었다.처음에는 2개(2009년에 출판된 결과)로, 나중에는 10개(2012년에 출판된 결과)로 두 가지 과학적인 실행을 했다.검출기의 최종 구성에는 32개의 검출기 요소가 있었다(결과가 발표되지 않음).암흑물질 신호는 발견되지 않았다.

쿠프

COUPP 협력은 Fermilab 2011-2012에서 버블 챔버를 운영했다.입자 가속기 빔에서 나온 입자들이 암흑 물질 검출 기술을 평가하기 위해 챔버를 향해 발사되었다.

COUPP 협력은 페르밀랍의 MINOS 지하 구역에서 3.5 kg CFI의3 버블 챔버를 운영했다.그 결과는 2011년 1월에 발표되었다.COUPP 협업도 2010년 9월부터 2011년 8월까지 SNOLAB에서 4kg CFI로3 동일한 버블 챔버를 운영했다.SNOLAB-결과(CUPP-4kg이라고도 함)는 2012년에 출판되었다.암흑물질은 검출되지 않았다.

피카소와 CUPP의 결과

피카소는 F에서 스핀 의존적 WIMP 상호작용에 대한 결과(2009년 11월)를 보고한다.암흑 물질 신호는 발견되지 않았지만, 24 GeV/c의2 WIMP 질량에 대해 13.9 pb (90% CL)의 WIMP 산란용 스핀 의존 단면에서 새로운 엄격한 한계를 얻었다.이 결과는 0.16pb (90% CL)의 양성자에서 WIMP 상호작용에 대한 단면 한계로 변환되었다.획득한 한계는 스핀 종속 상호작용 측면에서 DAMA/LIBRA 연간 변조 효과의 최근 해석을 제한한다.[5]

2012년 5월 F에서 저질량 WIMP 상호작용을 제한하기 위해 총 노출 14 kg·d의 10개 검출기를 사용하여 새로운 결과가 발표되었다.[6]최고의 스핀 의존 한계는 202 GeV/c WIMP 질량: 양성자 단면 0.032 pb(C.L.)를 얻었다.7 GeV 저중량 영역 근처에 있는 스핀 독립적인 경우 단면: 1.41×10−4 pb 상한(90% C.L)

피코

[7]

PICO 프로젝트는 2013년 피카소와 COUPP 그룹이 합병하면서 시작됐다.PICO 실험은 캐나다 SNOLAB에서 2km 깊이의 갱도에 위치해 있다.2018년 현재 PICO 협업은 SNOLAB에서 2번과 60번 숫자가 각 챔버의 목표물질의 부피(리터 단위)를 가리키는 PICO-2L라는 버블 챔버와 PICO-60(이전의 CUPP-60)이라는 두 가지 실험을 운영하고 있다.사용된 목표 재료는 CF였다38.이 실험의 더 큰 버전이 2018년을 기점으로 계획되고 있다.대형 버전은 목표 볼륨이 250-500리터(각각 PICO-250 또는 PICO-500이라고 함)가 될 것이다.

PICO-2L:PICO-2L은 2013년 10월에 가동을 시작한 최초의 버블 챔버였다.2013년 10월~2014년 5월(과학 1회), 2015년 2월~2015년 11월(과학 2회)이었다.PICO-2L은 2016년에 해체되었다.

PICO-60: PICO-60은 PICO-2L을 따랐다.2013년부터 데이터 수집을 시작해 2014년 5월까지 1차 과학실험이 이어졌다.이 첫 번째 실행에서 검출기는 CFI로3 채워졌고, 검출기는 활성 볼륨(활성 볼륨은 25리터)인 경우 용량의 약 절반만 사용했다.이 초기 실행 후 검출기를 리퍼브하고, 대상 물질을 CF로38 전환하며, 활성 부피를 최대 용량(53리터)으로 늘렸다.재단장 작업이 완료되고 제2회 과학운행이 2016년 여름 시작됐다.2차 과학운전은 2017년 여름에 끝났고 그 후 PICO-60이 해체되었다.

PICO-40L: PICO-60 실험 스테이션은 PICO-40L라는 새로운 버블 챔버에 사용된다.PICO-40L는 새로운 형태의 버블 챔버로 기술적 구조로 인해 측정 소음원인 완충액이 필요하지 않다.PICO-40L는 2019년 SNOLAB에서 공사를 시작해 2020년 완공됐다.현재 검출기의 새로운 시스템이 위탁되고 있다.[8]

PICO-500L: PICO-500은 PICO-2L, -60, -40L로 입증된 원리를 바탕으로 구축되는 차세대 검출기다.스케일업 검출기는 약 250리터의 활성 부피를 가지며 PICO-2L, PICO-60, PICO-40L와 마찬가지로 합성 쿼츠 용기를 사용한다.PICO 협업은 현재 내부 용기와 압력 용기를 중심으로 PICO-500 디자인의 최종 설계를 진행 중이다.PICO는 PICO-500을 C3F8과 함께 운용해 회전에도 불구하고 암흑물질과 일반물질의 결합에 대한 세계 선도적 감도를 달성할 계획이다.이 실험은 CFI와 캐나다 지방으로부터 전액 지원을 받았다.SNOLAB는 실험의 개념 설계를 승인하고 실험실의 큐브 홀 구역에 있는 PICO-500을 위한 지하 시설에 공간을 할당했다.[9]

또한 PICO 협업에는 CIRTE(CouPP 요오드 리코일 효율) 및 PICO-0.1 챔버와 같이 (암흑 물질 검출이 아닌) 교정 목적으로 사용되는 다수의 버블 챔버가 있다.

참조

  1. ^ "PICO". SNOLAB. Retrieved 2015-12-01.
  2. ^ "PICO/PICASSO". Institute of Particle Physics. Retrieved 2015-12-02. The PICASSO and COUPP collaborations merged in 2013 to form the PICO collaboration.
  3. ^ "Bubble detector". Archived from the original on 2008-03-20. Retrieved 2008-12-23.
  4. ^ "Inspire".
  5. ^ S. Archambault; et al. (PICASSO Collaboration) (2009). "Dark matter spin-dependent limits for WIMP interactions on 19F by PICASSO". Physics Letters B. 682 (2): 185–92. arXiv:0907.0307. Bibcode:2009PhLB..682..185A. doi:10.1016/j.physletb.2009.11.019. S2CID 15163629.
  6. ^ PICASSO Collaboration (3 May 2012). "Constraints on low-mass WIMP interactions on 19F from PICASSO". Physics Letters B. 711 (2): 153–161. arXiv:1202.1240. Bibcode:2012PhLB..711..153A. doi:10.1016/j.physletb.2012.03.078. S2CID 4285716.
  7. ^ "PICO dark matter search experiment".
  8. ^ "PICO-40L – PICO Experiment". Retrieved 2022-02-22.
  9. ^ "PICO-500 – PICO Experiment". Retrieved 2022-02-22.

추가 읽기

외부 링크