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Le Laboratoire national de lINFN au Gran Sasso: Le plus grand laboratoire souterrain pour la physique des particules dans le monde. Construit sous la montagne.

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1 Le Laboratoire national de lINFN 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 lest de Rome) CERN

2 La terre est bombardée continuellement par des particules de haute énergie dont le flux est identique dans toutes les directions de lespace : les rayons cosmiques primaires Les rayons cosmiques primaires interagissent avec les noyaux des atomes de latmosphère 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

3 Les laboratoires souterrains sont protégés par de grandes épaisseur de roche: ils offrent la possibilité détudier 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 linteraction forte dans les gerbes hadroniques) Les muons sont des particules à grande durée de vie qui peuvent traverser plusieurs mètres de fer avant dêtre absorbés Le flux des muons au niveau du sol est : 1/cm 2 minute

4 Neutrinos du soleil Neutrinos des Super Novae Neutrinos atmosphériques Oscillation des neutrinos avec des faisceaux produits par des accélérateurs Désintégration du proton Matière noire de lUnivers Double désintégration ß Monopoles magnétiques Ondes gravitationnelles Etc.. 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 deau Le flux des muons est réduit par un facteur de 1 million, 1 muon/cm 2 /minute au niveau du sol 1 muon/m 2 heure dans le laboratoire SN1987A

5 Laboratoires souterrains dans le monde WIPPHomestakeSoudanSudbury Boulby Canfranc Frejus Gothard Gran Sasso Kamioka Cheongpyung OtoBaksan Kolar Pyhasalmi

6 Profondeur des laboratoires autour du monde (m.w.e. : épaisseur équivalente deau 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

7 La montagne du Gran Sasso : altitude maximale 2912 m (Corno Grande) Laboratoire extérieur de lINFN Laboratoire extérieur: altitude 980 m. Altitude du tunnel autoroutier Aquila- Teramo et du laboratoire souterrain 950 m

8 Le laboratoire du Gran Sasso (LNGS) a été construit par lINFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare entre 1982 et 1987, pendant les travaux de génie civil de la construction de lautoroute de LAquila à Teramo ( longueur du tunnel : 10.4 Km ). (distance : 732 Km) 100 m

9 Laboratoire souterrain du LNGS Le LNGS est le plus grand laboratoire souterrain du monde Surface totale : m 2 ( 3 immenses halls pour les expériences : 6000 m2 ). Lexpérience OPERA, dont lobjectif est détudier 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 laxe dun futur faisceau de neutrinos en provenance du CERN ! Une caractéristique importante est laccés simplifié par le tunnel autoroutier. CNGS

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

11 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)

12 INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) Laboratoire du Gran Sasso : Expérience OPERA :


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