Le Laboratoire national de l’INFN au Gran Sasso:

Le plus grand laboratoire souterrain pour la physique des particules dans le monde.

Construit sous la montagne du Gran Sasso (120 Km à l’est de Rome)

CERN

La terre est bombardée continuellement par des particules de haute énergie dont le flux est identique dans toutes les directions de l’espace : les rayons cosmiques primaires

Les rayons cosmiques primaires interagissent avec les noyaux des atomes de l’atmosphère terrestre et produisent des gerbes de particules secondaires, dont la plus grande partie se désintègre en vol le reste étant absorbé

Radiation Isotropique :

protons : 85%alphas : 12.5%autres noyaux : 1.5%

Rayonnement détectable au sol :( particules à grande durée de vie )muons : 63%neutrons : 21%électrons : 15%Et aussi des neutrinos atmosphériques

Les laboratoires souterrains sont protégés par de grandes épaisseur de roche: ils offrent la possibilité d’étudier des phénomènes rares dans un environnement libre de tout bruit de fond lié au rayonnement cosmique

Les muons sont générés à une altitude moyenne de 15km à partir de la désintégration des pions ( hadrons produits par l’interaction forte dans les gerbes hadroniques)

Les muons sont des particules à grande durée de vie qui peuvent traverser plusieurs mètres de fer avant d’être absorbés

Le flux des muons au niveau du sol est : 1/cm2 minute

Neutrinos du soleilNeutrinos des Super NovaeNeutrinos atmosphériquesOscillation des neutrinos

avec des faisceaux produits par des accélérateursDésintégration du protonMatière noire de l’UniversDouble désintégration ßMonopoles magnétiquesOndes gravitationnellesEtc ..

Phénomènes qui peuvent être étudiés dans un laboratoire souterrain libre de tout bruit de fond le silence cosmique 

Le laboratoire souterrain du Gran Sasso est protégé par une épaisseur moyenne de 1400 m de roches, ce qui est équivalent à 4000 m d’eau

Le flux des muons est réduit par un facteur de 1 million, 1 muon/cm2/minute au niveau du sol 1 muon/m2 heure dans le laboratoire

SN1987A

Laboratoires souterrains dans le monde

WIPP

Homestake

Soudan

Sudbury

Boulby

CanfrancFrejus Gothard

Gran Sasso

Kamioka

Cheongpyung

Oto

Baksan

Kolar

Pyhasalmi

Profondeur des laboratoires autour du monde (m.w.e. : épaisseur équivalente d’eau en mètres)

Protection contre le rayonnement cosmique des laboratoires souterrains

La plupart de ces laboratoires sont construits dans des mines,quelques uns sont accessibles par des tunnels routiers

La montagne du Gran Sasso :altitude maximale 2912 m (Corno Grande)

Laboratoire extérieur de l’INFN

Laboratoire extérieur: altitude 980 m.

Altitude du tunnel autoroutier Aquila-Teramo et du laboratoire souterrain

950 m

Le laboratoire du Gran Sasso (LNGS) a été construit par l’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare entre 1982 et 1987, pendant les travaux de génie civil de la construction de l’autoroute de L’Aquila à Teramo

( longueur du tunnel : 10.4 Km ).

(distance : 732 Km)

100 m

Laboratoire souterrain du LNGS

Le LNGS est le plus grand laboratoire souterrain du monde Surface totale : 18000 m2 ( 3 immenses halls pour les expériences : 6000 m2 ).L’expérience OPERA , dont l’objectif est d’étudier les oscillations des neutrinos avec le faisceau du CERN ( CNGS ), est installée dans le Hall C

Dés cette époque ( 1982) les halls du laboratoire souterrain ont été construits dans l’axe d’un futur faisceau de neutrinos en provenance du CERN !

Une caractéristique importante est l’accés simplifié par le tunnel autoroutier.

CNGS

Immenses halls pour les expériences longueur : 100 m, largeur : 20 m, hauteur 18 m

En plus de la protection des 1400m de roche, le site bénéficie des propriétés de cette roche (dolomite) qui possède un très bas niveau de radioactivité. Un grand soin a été apporté pendant la réalisation des travaux en utilisant du béton faiblement radioactif (facteur 4 de réduction)

INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) www.infn.it

Laboratoire du Gran Sasso : www.lngs.infn.it

Expérience OPERA : http://operaweb.web.cern.ch