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 Radiation Isotropique : protons : 85% alphas : 12.5% autres noyaux : 1.5% 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 Rayonnement détectable au sol : ( particules à grande durée de vie ) muons : 63% neutrons : 21% électrons : 15% Et aussi des neutrinos atmosphériques

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

Phénomènes qui peuvent être étudiés dans un laboratoire souterrain libre de tout bruit de fond  le silence cosmique  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 l’Univers Double désintégration ß Monopoles magnétiques Ondes gravitationnelles Etc .. SN1987A 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

Laboratoires souterrains dans le monde Homestake Pyhasalmi Baksan WIPP Sudbury Oto Kamioka Cheongpyung Soudan Boulby Canfranc Frejus Gothard Gran Sasso Kolar

Protection contre le rayonnement cosmique des laboratoires souterrains Profondeur des laboratoires autour du monde (m.w.e. : épaisseur équivalente d’eau en mètres) 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

( longueur du tunnel : 10.4 Km ). 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

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 ! Laboratoire souterrain du LNGS CNGS Une caractéristique importante est l’accés simplifié par le tunnel autoroutier.

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