1. Observatorio Pierre Auger
Observatorio Pierre Auger en Argentina en el hemisferio sur en 1999 Construido en la provincia de Mendoza y terminado en 2008. El diseño requiere que se construya el mismo observatorio en el hemisferio norte, de modo que se pueda observar casi todo el cuerpo celeste. Si las fuentes cósmicas pueden identificarse mediante cúmulos en la dirección de llegada, entonces el observatorio podrá estudiar las propiedades de las fuentes de rayos cósmicos con la misma sensibilidad, independientemente de dónde se encuentren en el cielo. Por otro lado, si no se encuentran fuentes separadas, una cobertura casi uniforme de todo el cielo es extremadamente importante para determinar si las direcciones en las que llegan los rayos cósmicos son isotrópicas o se caracterizan por patrones esquivos a gran escala. En 2007, la estación anunció la observación de una distribución desigual de energía ultraalta. En este proyecto participan 250 científicos de 17 países, entre ellos Argentina, Brasil, Bolivia, México, Estados Unidos, Alemania, Francia, Italia, Polonia y Vietnam.
(2. Cryogenic Experiment to Search for Dark Matter (CDMS)
El proyecto Cryogenic Dark Matter Search CDMS (Cryogenic Dark Matter Search) se llevó a cabo inicialmente en un túnel en el campus de La Universidad de Stanford CDMSII está instalada en Un detector extremadamente sensible ubicado a 714 metros bajo tierra en la mina Sudan en Minnesota, EE. UU., desde 2003 utiliza detectores de germanio y silicio de baja temperatura para detectar materia oscura que interactúa débilmente. detector por varias otras partículas en el espacio. La mina actúa como un escudo. Cuando una partícula de materia oscura golpea un núcleo en el detector, hace que el núcleo se tambalee.
El equipo de investigación de CDMS está compuesto por investigadores de 18 institutos y está aceptado por el Departamento de Energía, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, la Agencia de Financiamiento Extranjero de Canadá y Suiza y las instituciones miembros participaron en esta investigación.
CDMSII utiliza 5 conjuntos de detectores. , cada conjunto de detectores contiene seis cristales de germanio o silicio ultrapuros a una temperatura de -233 grados Celsius. Estos instrumentos detectan partículas de materia oscura buscando la energía liberada cuando las partículas chocan con los núcleos de los cristales de germanio o silicio.
A finales de diciembre de 2009, CDMS emitió un comunicado. Se dice que dos partículas de materia oscura han sido capturadas golpeando los núcleos atómicos en el detector. Dado que sólo hay dos señales, aún no está completamente seguro de si fueron detectadas. Las señales son causadas por partículas de materia oscura u otras partículas. Los resultados deben ser confirmados más a fondo, pero aún así causó revuelo en la comunidad científica. CDMS continuará sus experimentos con la esperanza de descubrir señales más sustanciales.
Para aumentar la sensibilidad de detección, CDMS se actualizará a Super CDMS. El detector es tres veces más pesado y tiene niveles de ruido más bajos para eliminar la interferencia de los rayos cósmicos en el proceso de búsqueda de materia oscura. la ubicación del experimento también se puede trasladar a una profundidad de 2.000 metros bajo tierra en SNOLAB en Ontario, Canadá
3. Observatorio Subterráneo de Física de Partículas de Chicago (COUPP)
Observatorio de Partículas Subterráneas de Chicago. Física COUPP (Observatorio de Física de Partículas Subterráneas de Chicagoland) es una instalación en la sala subterránea de detectores cercanos MINIOS del experimento Fermilab (conocida como E961) para demostrar el rendimiento de una cámara de burbujas a temperatura ambiente de 30 litros y 60 kilogramos. de líquido pesado como detector de materia oscura
4. Sloan Digital Sky Search (SDSS)
SDSS (Sloan Digital Sky Survey) mapea sistemáticamente una cuarta parte de todo el cielo para formar un mapa detallado Imagen, determinar la posición y el brillo absoluto de más de 100 millones de objetos celestes, y también medir la distancia de un millón de las galaxias más cercanas a la Tierra ofrece una imagen tridimensional del universo a través de un volumen 100 veces mayor que el jamás detectado. También registra las distancias desde la Tierra hasta 100.000 de las novas conocidas más distantes, proporcionando información sin precedentes sobre la distribución de la materia hasta el borde visible del universo.
SDSS observa sistemáticamente gran parte del cielo. La investigación de Xuntian en astronomía incluye la gran estructura del universo, el origen y evolución de las galaxias, la relación entre la materia oscura y la materia luminosa, y la estructura y formación. de la Vía Láctea Las propiedades y distribución del polvo cósmico en estrellas como el Sol tendrán un gran impacto.
En 1998 se obtuvo la primera luz a partir de observaciones del SDSS. El 13 de abril de 2000, el SDSS anunció la observación de un quásar a 27 mil millones de años luz de la Tierra. Los científicos del Fermilab participan en la gestión y análisis de grandes cantidades de datos. Estos estudios de astrofísica complementan los esfuerzos del Fermilab por comprender la estructura y evolución del universo.
La segunda fase del proyecto se inició en 2005, denominada SDSS-II. En 2006, SDSS-II descubrió 139 nuevas supernovas de Tipo 1a. En 2007, SDSS-II publicó imágenes de aproximadamente 287 millones de objetos, incluidos 197 tipos de supernovas de Tipo 1a. La observación finalizó en julio de 2008, incluidos 3 proyectos complementarios. El Heritage Sky Survey completó el mapa estelar SDSS original, cubriendo la mitad del cielo del norte, determinando la posición, el brillo y el color de cientos de millones de objetos celestes y midiendo las distancias de más de 1 millón de galaxias y quásares. SEGUE (Sloan Galaxy Exploration Extension) mapea la estructura de la Vía Láctea y su composición estelar. El Supernova Survey escanea repetidamente una franja de cielo a lo largo del ecuador celeste en un intento de descubrir y medir supernovas y otras fuentes variables, y explorar la expansión acelerada del universo. Los tres estudios se completaron utilizando equipos especializados en el telescopio de 2,5 metros del Observatorio Apache Point en Nuevo México.
La financiación para SDSS y SDSS-II es proporcionada por la Fundación Alfred P. Sloan y las instituciones participantes, incluida la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía de EE. UU., la NASA y el Ministerio de Educación de Japón. , Sociedad Max Planck y Consejo de Financiación de la Educación Superior. SDSS está gestionado por la Alianza de Investigación en Astrofísica de las instituciones participantes, entre las que se incluyen el Museo Americano de Historia Natural, el Instituto de Astrofísica de Potsdam, la Universidad de Basilea, la Universidad de Cambridge, etc. Fermilab y la Academia China de Ciencias (LAMOST). son instituciones participantes.
5. Medición de la energía oscura (DES)
El propósito de la medición de la energía oscura es identificar el origen del universo en aceleración y ayudar a descubrir el origen del universo en aceleración mediante alta precisión. Medición de la historia de expansión de 14 mil millones de universos. La naturaleza de la energía oscura. Más de 120 científicos de 23 instituciones de investigación científica de Estados Unidos, Brasil, España, Alemania y Reino Unido están realizando investigaciones sobre el proyecto. La colaboración consiste en construir una cámara digital extremadamente sensible de 5,7 megapíxeles, DECam, e instalarla en el telescopio Blanco de 4 metros en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo, en lo alto de los Andes chilenos. A partir de finales de 2011, durante cinco años consecutivos, DES medirá vastas franjas del cielo austral a grandes distancias para proporcionar nuevas pistas sobre esta cuestión tan fundamental.
6. Experimentos futuros
(1) Experimento NOvA
Los científicos creen que los neutrinos desempeñan un papel importante en la evolución del universo y aportan gran parte de la masa. . Como estrellas y planetas. El experimento NOvA estudia las extrañas propiedades de los neutrinos, concretamente su esquiva conversión en neutrinos electrónicos.
El experimento NOvA utiliza dos detectores: uno es un detector cercano de 222 toneladas en Fermilab, y el otro es un detector más grande de 10.000 toneladas en Minnesota, al sur de la frontera entre Estados Unidos y Canadá, con un peso remoto de 5 kilotones. detector. Los detectores están hechos de 385.000 células de plástico PVC extruidas altamente reflectantes llenas de líquido de centelleo. Cada unidad del detector lejano tiene 3,9 centímetros de ancho, 6,0 centímetros de profundidad y 15,5 metros de largo. Cuando los neutrinos chocan con los átomos en el líquido centelleante, provocan explosiones de partículas cargadas. Cuando estas partículas dejan de moverse en el detector, su energía es recogida por un detector de luz conectado por una fibra óptica. Basándose en los patrones de luz vistos por los fotodetectores, los científicos pueden determinar qué tipo de interacciones de neutrinos son responsables y sus energías. El experimento comenzará a recopilar datos en 2013 y finalizará en enero de 2014. Está previsto que la primera ronda de operaciones dure seis años.
(2) Experimento MicroBooNE
Este experimento construirá y operará una gran cámara de proyección temporal de argón líquido (LArTPC) que pesa aproximadamente 100 toneladas ubicada en la línea del haz de neutrinos de refuerzo. El experimento mide secciones transversales de neutrinos de baja energía y estudia casos adicionales de baja energía observados por el experimento MiniBooNE.
Como proyecto en fases, el detector es un paso necesario hacia la construcción del detector de kilotones a gran escala (LArTPC). El experimento fue propuesto al Consejo Asesor del Proyecto Fermilab en octubre de 2007 y la primera fase del experimento fue aprobada en julio de 2008.
(3) Experimento de neutrinos de base larga (LBNE)
Los neutrinos pueden ser la clave para encontrar respuestas a algunas de las preguntas más fundamentales sobre la naturaleza del universo. El descubrimiento de que los neutrinos tienen una masa diminuta abrió las primeras grietas en el exitoso modelo estándar de física de partículas. El modelo estándar de la física supone que estas misteriosas partículas no tienen masa alguna.
Los físicos creen que los neutrinos podrían proporcionar respuestas a algunas preguntas desconcertantes que el modelo estándar dejó sin respuesta. En particular, sus interacciones podrían explicar por qué la materia es abundante y la antimateria falta en el universo.
El experimento de neutrinos de línea de base larga tiene como objetivo descubrir si este es el caso. Explore las interacciones y transformaciones del haz de neutrinos más intenso del mundo enviándolo a más de 1.000 kilómetros desde Fermilab, directamente a través de la Tierra, hasta el detector de partículas más grande jamás construido. El detector podría instalarse en el propuesto Laboratorio de Ingeniería y Ciencia Subterráneo Profundo (DUSEL) en Dakota del Sur. DUSEL será el laboratorio subterráneo más profundo del mundo y protegerá el detector de neutrinos LBNE de las partículas cósmicas.
7. Desarrollar nuevas tecnologías
(1) Proyecto X
Proyecto El programa de física proporciona haces que liberan partículas de diferentes energías para una variedad de experimentos. Los protones se pueden acelerar para crear un haz de neutrinos de alta intensidad utilizado en experimentos de neutrinos como NOvA y el Experimento de oscilación de neutrinos de línea de base larga. Al mismo tiempo, el Proyecto X puede proporcionar protones para experimentos precisos basados en mesones K y m. Otras aplicaciones están bajo investigación. El acelerador superconductor contendrá componentes superconductores de alta frecuencia similares en diseño a los futuros colisionadores de leptones.
(2) Cavidad superconductora de alta frecuencia ILC
La cavidad superconductora de alta frecuencia es una tecnología clave para la próxima generación de aceleradores de partículas y el futuro de la física de partículas.
Las cavidades superconductoras de alta frecuencia pueden aumentar los niveles de energía del haz en los aceleradores de partículas y, al mismo tiempo, minimizar todo el uso de energía eléctrica al eliminar la resistencia eléctrica. Los experimentos futuros sobre los orígenes del universo y las propiedades de la materia, incluidos el Colisionador Lineal Internacional propuesto y el Proyecto X, que Fermilab espera albergar, requerirán tecnología avanzada de cavidades superconductoras de alta frecuencia.
La tecnología superconductora de alta frecuencia es una forma eficaz de acelerar haces de partículas. Consiste en unidades del metal superconductor niobio ensartadas como perlas huecas. Los muebles están pulidos de todas las formas posibles, sin una mota de polvo ni la más mínima diferencia de forma. Varias cavidades están alojadas en contenedores llamados células aceleradoras superconductoras, que se lavan con helio líquido y se mantienen a temperaturas ultrafrías que son clave para su funcionamiento y eficiencia.
Fermilab planea utilizar tecnología superconductora de alta frecuencia para fabricar componentes para el acelerador del Proyecto X. El diseño de la cavidad superconductora de alta frecuencia del Proyecto X es similar al utilizado en el acelerador de pruebas de Fermilab y al propuesto Colisionador Lineal Internacional.