5/6/2014 A. Bettini. INFN1 I Laboratori Nazionali del Gran Sasso dellINFN 1400 m di copertura di...

04/11/23 A. Bettini. INFN 1

QuickTime™ and aPhoto - JPEG decompressor

are needed to see this picture.

I Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN

1400 m di copertura di rocciaAttenuazione nel flusso di µ: un milioneAttenuazione nel flusso di n: millePersonale di ruolo: 66Bilancio di esercizio: 13 M€


Storia (1/2)1979 A. Zichichi (Presidente dell’ INFN) idea di costruire un grande laboratorio sotterraneo in vicinanza del tunnel autostradale in costruzione

• 1982 Il Parlamento approva la legge difinanziamento

(costo totale, inclusa seconda legge dell’84 = 77 Glit)


Storia (2/2)1983 Comincia lo scavo 1987 Fine degli scavi. Inizia installazione esperimenti1989 Primo grande esperimento (MACRO) in funzione (un modulo)1990 Il Parlamento approva la legge per il completamento, due nuove sale, un tunnel indipendente di accesso


Programma scientificoNeutrino mixing

Neutrini dal CERN (CNGS)OPERAICARUS

Neutrini dal SoleGNOBOREXINOLENS proposal

Neutrini da SupernoveLVD

Massa e natura dei neutriniDecadimento doppio beta

GeTecniche criogeniche

Reazioni nucleari (due acceleratori)Reazioni di fusione nel SoleSchermature anomale nei “metalli”

GeologiaMisura continua dello sforzo (attraverso la faglia di

sovrascorr.)Misura continua di parametri chimico-fisici dell’acqua nella roccia

Rete sismica sotterranea

BiologiaRobustezza delle cellule in sotterraneo vs. in superficie

Ricerca di materia oscura non barionicaInsieme di approcci sperimentali complementari


Spazi

HALL AHALL B HALL C

OPERA

ICARUS

&

OPERA assembly


Utenza scientificaUtente = firma su di una proposta scientifica approvata

89

66

3732

2825 25

21

5 5 5 4 4 4 4

12

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1

Foreign Users at LNGS in 2001Germany

USA

Russia

France

Switzerland

China

Poland

Japan

Belgium

Brazil

Ukraine

Canada

Hungary

Morocco

Portugal

Others

Italiani 363 (nel ‘97, 280)Non Italiani 366 (nel ‘97 187)Totale 729+ Teorici 15

Utenti registrati per l’accesso:202 it, 142 non it., tot. 344


L’organigramma


Personale e servizi in outsourcing

PERSONALE

“Pianta organica” 66 (cop. 62)Contratti a tempo det. 15Contratti 2222 3Art. 6 (a.u. equiv.) 7Obiettori 2Borsisiti 14

TOTALE 107

SERVIZI IN OUTSOURCHING

Servizio Anni uomo

Vigilanza 46Prevenzione incendi 18Pulizie e neve 6Mensa e bar 4Navetta 3Facchinaggi 1Giardinaggio 1Guide per visite 3Manutenzioni 5

TOTALE 87


Utenti a mensaFlusso mensa da ott. '97 a giu. '02

0

20

40

60

80

100

120

140

ottobre 97novembre 97dicembre 97gennaio 98febbraio 98

marzo 98aprile 98maggio 98giugno 98

luglio 98agosto 98

settembre 98ottobre 98

novembre 98dicembre 98gennaio 99febbraio 99marzo 99aprile 99

maggio 99giugno 99luglio 99

agosto 99settembre 99



luglio 00agosto 00

settembre 00ottobre 00

novembre 00dicembre 00gennaio 01febbraio 01marzo 01aprile 01

maggio 01giugno 01luglio 01

agosto 01settembre01



1997 1998 1999 2000 2001 2002

Flusso medio giornaliero

Le presenze in laboratorio sono circa raddoppiate negli ultimi 5 anni


Visite del pubblico

6713

4407

510

Studenti Adulti Conferenze

Aperto al pubblico per comunicazione scientificainsegnamento

15.000 visite all’anno

Studenti :10% dalla regione88% dal resto d’Italia 2% dall’estero

“Laboratori aperti”

2 sabati al mese per piccoli gruppi o persone singole, senza formalità.

“Open day” 15.5.2002

1800 persone visitano i laboratori


Collaborazione con AIFAIF è l’associazione degli insegnati di fisica nelle scuole

L’INFN e l’AIF hanno stipulato un accordo per 7 anni.

I LNGS mettono a disposizione degli insegnati tre prefabbricati (uso permanente) e sale conferenze. L’AIF organizza

•allestimento esperimenti didattici

•loro utilizzo dagli studenti in visita

•scuole di studio e aggiornamento insegnanti

Altre azioni

Settimana scientifica

Concorsi e seminari per gli studenti

Per esempio

23 luglio - 4 agosto 2001

“ Uso delle nuove tecnologie nell’insegnamento della fisica”

“Ottica all’aria aperta”

3-7 dicembre 2001

“La storia della scienza come base per la formazione dell’intellettuale scientifico”

N.B. I corsi sono frequentati da circa 40 insegnati, a loro spese


5 approved projects in the I call (15-Mar-02)

LNGS TARIstatus 20-Oct-2002

6 approved projects in the II call (15-Sep-02)

49 users

15 Germany 14 Poland9 France 4 Portugal 3 Hungary3 Romania1 Finland

man-days allocated

man-days delivered

Deliverable : 2800 man-days1634200300 666

man-days available

I call II call

1166


LNGS TARI : used facilities

Deliverable : 1200 man-daysLow background measurements566

Cryogenic facilitiesand liquid argon780 Deliverable : 800 man-days

LUNA accelerator Deliverable : 400 man-days384

Radon counters andGeophysical instrumentation

Deliverable : 200 man-days

Computing infrastructures Deliverable : 200 man-days

116

634

9012

0

206

110

Delivered+allocated man-days

Available man-days


Effetti economici

Nel 1999 ho richiesto ad una ditta specializzata di analizzare l’impatto economico dell’attività del laboratorio nella regione, Province di L’Aquila, Teramo e Chieti, sulla base di dati del 1998. Sono stati utilizzati indicatori statistici ISTAT, Prometeia)

Effetti quantitativipersonale, utenti, scienziati visitatorifornitori locali (AQ, TE, CH)visite

Effetti qualitativicultura tecnologica

0

5

10

15

20

25

Mlddiretti

molt.1.8

molt.2.0

VisitatoriUtentiDipendentiFornitori

moltiplic. = 2.0

moltiplic. = 1.8


Da mia presentazione al Consiglio 2.10.98•Il Laboratorio deve confrontarsi con quattro emergenze principali

•il rischio sismico si trova in una zona ad elevata sismicità•il rischio di incendi si trova adiacente ad un’autostrada, in sotterraneo•il rischio acqua la risorsa acqua non è una risorsa sprecabile

•si “perdono” 100 l/s dalle pareti del laboratorio•ma è l’unico vettore per lo smaltimento del calore (< 1300 kW)

•si trova a contatto con un acquedotto•il rischio di interferenza con autostrada•galleria di servizio•valutazione, limitazione, controllo emissioni nell’ambiente

Stiamo definendo in maniera rigorosa regole e procedure da rispettareNon possiamo tollerare compromessi che mettano a rischio l’ambiente o la salute delle popolazioniDobbiamo diventare consapevoli che alcuni esperimenti non si possono fare semplicemente perché incompatibili con l’ambiente

“Doing excellent science does not excuse lapses in environment, safety and health management” Federico Pegna, allora Ministro US dell’Energia, in occasione del suo intervento di chiusura del BNL, in seguito a piccole perdite di trizio nell’ambiente


Definizione di Maximum Credible Earthquake

nel dominio delle frequenzetutte le componeti

nel dominio del tempo


Politica di gestione ambientale

• Abbiamo adottato una politica di Gestione Ambientale

• Ottenuta la certificazione ai sensi del protocollo UNI EN ISO 14001

–la certificazione richiede - oltre ovviamente al rispetto delle leggi ambientali - un miglioramento continuo delle prestazioni ambientali

–la definizione di obiettivi di miglioramento volontariamente impostisi e la verifica oggettivamente quantificabile del loro raggiungimento

• Definite procedure, manuali, auditing interno, obiettivi di miglioramento, ecc.

• Revisione straordinaria da parte dell’Ente Certificatore in data 23-24 Ottobre 2002.

–Riscontrate tre non conformità, già in via di risoluione. Definita procedura e tempistica pe risoluzione


Liquido pericoloso

2º contenimento

3º contenimento

Lezioni dall’evento del 16 agostoProgetto prevede doppio (o triplo contenimento)Analisi di rischio calcola probabilità di fuoriuscita 10–6

ISOLARE COMPLETAMENTE TUTTI GLI APPARATI DALL’AMBIENTE

INTERPORRE BUFFER E ANALIZZARE L’ACQUA

e una combinazione di errori può condurre a contaminazione

AMBIENTE

Acqua ultrapura ma operazione su apparato ancillare


Politica di prevenzione degli incidenti rilevantiLa Direzione dei LNGS si prefigge l’obiettivo prioritario e generale di assicurare la salvaguardia dei lavoratori, della popolazione e dell’ambiente

•I LNGS si impegnano a–prevenire gli incidenti rilevanti per la tutela delle persone–minimizzare l’esposizione del personale agli agenti di rischio–assicurare l’osservanza delle disposizioni di legge e dei più avanzati standard di sicurezza–gestire la sicurezza come parte critica dell’attività–……………………………

•A tal fine i LNGS –dispongono di una struttura organizzativa con responsabilità e compiti chiari–curano la formazione e l’addestramento del personale–assicurano il rispetto della normativa di sicurezza e salute prendendo provvedimenti di prevenzione–identificano periodivcamente i pericoli di incidente rilevante connessi con le attività prendendo provvedimenti di prevenzione–registarno e aggiornano le informazioni relative alla sicurezza–verificano che la progettazione, la realizzazione e le modifiche rilevanti di esperimenti e impianti e le modifche dei processi siano supportati da analisi di rischio–dispongono piani di emergenza–attuano, documentano ed ottimizzano nel tempo il Sistema di Gestione della Sicurezza–………………………..

Come da D. Lvo 334/99


EAS-TOP

Edificio centrale collocato su sbancamento fatto in precedenza da ANAS per sondaggio profondo per autostrada


Il ripristino dell’ambienteMaggio - Ottobre 2000.Smontaggio dei paravalangheSmontaggio del “capannone” centrale e delle capanne, rimozione dei caviRaccolta dei semi delle essenze localiRi-inerbimento


Separazione tra le attività nel laboratorio e quelle in autostrada

• Sicurezza dei laboratori– ingresso e uscita del personale e della

strumentazione indipendentemente dall’autostrada– uscita di emergenza in caso di incidente in

autostrada– immissione di aria pulita – alimentazione elettrica

• Sicurezza del traffico– eliminare l’attuale restrizione a una corsia– non interrompere il traffico autostradale durante

lavori• Sicurezza dell’acqua potabile

– Realizzazione di un centro di analisi e monitoraggio e degli impianti necessari per garantire forniture alternativein caso di necessità

• Sicurezza delle acque reflue– Realizzazione di condotte separate e di stazione di

contenimento e analisi

Necesità di risolvere problema politico


Dark matter search

Experiments in the European Underground Laboratories are world leading, but

orders of magnitudes in sensitivity must be gained to explore the theorists’ parameters space.

need experiments with clear signature (annual modulation of rate or recoil direction

Continental coordination will help

10–2 ev/(t d)

10 ev/(t d)


Masse dei neutrini

m1

m2

m3

m2 (atm.)

m2 (Sun)

NORMALEm2 > 0

m1

m2

m3

m2 (atm.)

m2 (Sun)

INVERTITO m2 < 0

€

m3= Δm2 ≥50 meV

m1 ≈m2 = δm2 ≥10 meV (LMA)

La scala delle masse dei neutrini è il millielectronvoltmillielectronvolt


Towards (absolute) neutrino mass

€

limit on 1

MeeM ∝

tMΔb

4 ∝Mb

4

M = Detector masst = Exposure time

b = Background rate Energy resol.

Majorana neutrino mass is predicted a few tens meV in most scenarios

Increase M and decrease b without compromising b For one order of magnitude in neutrino mass

increase by two orders of magnitude sensitive mass O(1 t)decrease by two orders of magnitude b O(1event/(keV t yr))

Nuclear physics effects must be calculated to go from a limit on lifetime to a limit on neutrino mass. Uncertainties: factors 2-3


Heidelberg-MoscaTecnica:76Ge arricchito (sorg. & riv.)b = 0.17±0.01 ev/(kg keV y)prima del filtro da forma dell’impulso Limite: Mee<270 meV (best)Esposizione: 46.5 kg y

GENIUS-TF Test facility per GENIUSCon gli attuali cristalli eb = 6 x 10–3 ev/(kg keV y) Mee<100 meV in 6 anniStato. In costruzione

GENIUSCristalli di Ge arrich. in LN2

b = 3x10–4 ev/(kg keV yr))Massa sensib.: 1000 kg 76Ge Mee< 20-30 meVStato. Richiesto test sperimentale Collaborazione da rinforzare

La natura e la massa dei neutriniMIBETA (Milano)Tecnica: bolometri di TeO2 naturale (130Te = 34%)massa di 130Te = 2.3 kgb = 0.5 ev/(kg keV yr)

Limite: Mee < 2 eV (2nd best)

CUORICINO (aspettato)Massa di 130Te = 14.3 kgb = 0.02-0.05 ev/(kg keV yr)

Limite: Mee < 200-400 meV Stato. Fasi iniziali

CUORE propos. (aspettato)Massa di 130Te = 250 kgb = 2x10–3 ev/(kg keV yr)

Limite: Mee < 50 meV L

a lotta per la rid

uzion

e del fon

do

In qualche anno possiamo scoprire il valore assoluto della massa dei neutrini, se ci saranno risorse sufficienti


Neutrini dal CERN17/12/1999. Il Consiglio del CERN approva il progetto CNGS, ottimizzato per comparsa di

Gennaio 2001. INFN e CERN approvano OPERA (precedentemente approvato da Governo giapponese)

Giugno 2001. Primo modulo da 300 t di ICARUS funzionante (a Pavia)

Primavera 2006. Inizio esperimenti

Complementarietà con esperimenti di scomparsa

K2K. In funzioneNUMI+MINOS. Aprile 2005


OPERA


ICARUSICARUS 600t. 300 t semi-module working


ICARUS. Stato

Stato•primo semi-modulo di 300 t funziona•consumo per raffreddamento troppo alto •analisi di rischio quasi fatta

Futuro•presentata proposta finale

•altri 4 moduli 600 t (due strati sovrapposti)

•Capire operazione rivelatore (600 t) in sotterraneo•Da capire problemi di sicurezza


LUNA 2


LUNA scientific program

p + p d + e+ + e

d + p 3He +

3He +3He + 2p 3He +4He 7Be +

7Be+e- 7Li + +e 7Be + p 8B +

7Li + p 8B 2 + e++ e

84.7 % 13.8 %

13.78 % 0.02 %

pp chain

12C 13Np,

-

13C

14N

p,

15O

+

15N

p,

p,

CNO cycle

done

in progress

in 2003


The astrophysical S-factor

S(E) = E·(E)·exp(2)

(E) = S(E)·exp(-2)/E

2 = 31.29 Z1 Z2 (/E)0.5?


p + D + 3He

Below the Gamow peak

= 10 fb 2 cts./month 20 fb

3He + 3He 2p + 4He


P+14N and g.c.age

S

14,1 /5

S 14,1 x5

Standard CF88

14N(p,)15O

Chronometer of The Universe age


Status of neutrino oscillations

CHOOZReactor anti electron-neutrino

disappearance (a few MeV, 1km)Combining with solar data

132 ≈ |Ue3|2 < 0.025

If LMA, KamLAND will see anti-e disappearanceIf LOW, BOREXINO will see strong deficitN.B. Fit assumes all experiments right, all uncertainties correctly evaluated

We need redundancy

Muon-neutrinos from the atmosphere(≈ GeV, 10-13 000 km)

Super-Kamiokande. 1250 d (77 kt yrs)Confirmed by MACRO and Soudan2

1.8 x 10–3 < m2 < 4 x 10–3 eV2 (90% c.l.), sin2 2 23> 0.88

13 = 0

Fit by Fogli et al.


GNOApprovato un run di una decina d’anni con lo scopo di ridurre gradualmente le incertezze sistematica (al 5% o meglio) e statisticaIn discussione terza “calibrazione” con sorgente neutriniDecidere tempi rimanenti di run

incertezze sistematica al 5%


BOREXINO Rivelatore in tempo reale

Soglia E >0.4 MeVFisica nel 2003

Misura il flusso monoenergetico (0.86 MeV) di neutrini del 7Be Molto sensibile ai parametri40 ev/d se SSM

300 t scintillatore (Pseudocumene + PPO) in un recipiente di nylonVolume di fiducia 100 t centraliSfera di inox, 13.7 m diam. Sostiene i PM e concentratori di luceSpazio interno alla sfera contiene PC purificatoSecondo contenitore di nylon (11 m diam.) per bloccare radonAcqua purificata all’esterno della sfera (18 m diam., 16.9 m altezza)


BOREXINO


BOREXINO e le soluzioni solari

0.30.5

0.7

0.9


Potenzialità di LENS

SMADm =5.6 meVtanq =0.002

LMADm =13 meVtanq =0.29

VO Just soDm =2.13 10 eV

tanq =1

LOWDm =0.11 meV

tanq =0.41

summer

day winter

night

0

50

100

1.00.50. 1.5 ( )measured energy MeV

0

50

100

1.00.50. 1.5 ( )measured energy MeV

0

50

100

0

50

100

1.00.50. 1.5 1.00.50. 1.5

10 , 1 LENS In t year


LVDRivelatoreScintillatore liquido 1000tAlta modularità

tempo sensibile 99.7% in 2001

In cima ad una “torre”Una porta-tank (8 tanks)38 porta-tanks per torre114 in 3 torri

Conteggio aspettato da collasso nel centro della Galassia (8.5 kpc)

νe+p→ n+e+ 300-600 evts

νe+12C → e– +12N 12N→12C+e++νe

νe+12C → e++12B 12B→12C+e– +νe

νx+12C → νx+12C* 12C*→ 12C+γ

Ethresh = 14.4 MeV

Ethresh = 17.3 MeV

Ethresh = 15.1 MeVIndip. da oscillazioni

e)/ (e )Determina il segno di m2

Oscillazioni nella SN rendono più energici i e o

gli e a seconda del segno di m2


GIGS. Terremoti lenti

1.5 µm

0.5 µmtempo di salita = 150 s

fault

Sensibilità strumentaleL/L = 10–12 (1 pico )per L = 90 m, L = 90 pm Interferometro è necessario per rivelazione fenomeni lenti di piccola ampiezzaOperativo dal 1994

Sisma locale (normale) ML = 3.3 - 3.5La roccia si deforma in maniera permanente

Terremoto lento (asismico) in coincidenza (casuale) con un terremoto lontano (Giava)

Terremoto lento

disturbo da attività umana


Geologia

Colfiorito

Eventi lenti

GIGS @ LNGS

Sismicità cumulativa (ING)

Matese x 0.5Massa Martana

Sciami < 200 km

ERA@ LNGSPH of water

222Rn in water

Evento maggiore di Colfiorito

Il laboratorio è in zona sismicamente attiva, in sotterraneo.Unica opportunità per determinati studi di geologia


Conclusioni• Il fenomeno delle oscillazioni tra neutrini sta fornendo

– Un mezzo importante (unico sinora) per scoprire fisica oltre il MS– Una via verso le altissime energie

• Masse dei neutrini <<< masse dei quark. Differente meccanismo?• Mescolamento dei neutrini mescolamento dei quark. Differente meccanismo?

• Esperimenti in sotterraneo nella prossima decade dovrebbero– Consolidare la scoperta di fisica oltre il Modello Standard– Progresso nella conoscenza delle proprietà dei neutrini

• Proposte sperimentali in diversi stadi di preparazione– Oscillazioni su fasci artificiali – Oscillazioni su neutrini naturali (da Sole, Atmosfera, Supernove) – Ricerca della massa di Majorana

• Ricerca di materia oscura non barionica• Proposta di un laboratorio simile (con lo stesso prgramma scientifico negli US)

– NUSL nlla iniera di Homestke in South Dakota (250 M£)• Il LNGS è il laboratorio leader nel mondo, ma è necessario

– irrobustirne le strutture– aumento quantitativo e qualitativo del personale

5/6/2014 A. Bettini. INFN1 I Laboratori Nazionali del Gran Sasso dellINFN 1400 m di copertura di...

Documents

Transcript of 5/6/2014 A. Bettini. INFN1 I Laboratori Nazionali del Gran Sasso dellINFN 1400 m di copertura di...