KM3NeT

KM3NeT

Sonraí
Cineál	neutrino detector ^(en) faireachlann
Suíomh gréasáin	km3net.org
An Mheánmhuir Sonraí Cineál Adjacent sea ^(en) , muir intíre agus abhantrach draenála Cuid de Aigéan an Atlantaigh Thuaidh agus ceantar na Meánmhara Croineolaíocht Zanclean flood ^(en) Tréith Achar dromchla 2,500,000 km² Toirt mar chainníocht 3,839,000 km³ Airde os cionn na farraige 0 m  38° N, 17° E / 38°N,17°E / 38; 17 Codanna Caolas Ghiobráltar Mar Menor Iarthar na Meánmhara Sea of Crete ^(en) Muir Aidriad Euxeinos Pontos ^(en) Eastern Mediterranean ^(en) Suíomh Ramsar Mar Menor Aitheantóir 706 ID GeoNames 363196

Is infreastruchtúr taighde Eorpach é an Teileascóp Neodríonó Ciliméadar Ciúbach, nó KM3NeT, atá suite ag bun na Mheánmhuir. Úsáidtear an infreastruchtúr chun teileascóip neoidríonónna Cherenkov atá faoi uisce a dhearadh, chun staidéar agus tomhas a dhéanamh ar neoidríonónna a thagann ó foinsí réaltfhisiceacha atá i bhfad úainnn sa spás amuigh, chomh máith le neoidríonónna a thagann ón atmasféar an Domhain. Cuireann sé seo lenár n-eolas ar réaltfhisic agus ar fisic na gcáithníní. ^[1]

Braitheann na mílte braiteoirí digiteacha an solas lag Cherenkov san fharraige domhain a thagann as cáithníní luchtaithe, iad féin a thagann as idirghníomhú neoidríonónna leis an t-uisce nó an gcarraig i gcóngar an brathadóir. Déantar taifeadadh beacht ar suíomh agus treoshuíomh na bhraiteoirí digiteacha, agus ar an t-ám a thagann an t-solas ar na fóta-iolróirí isteach sna bhraiteoirí. Déantar athógáil ar treo na cáithníní as na thomhais seo.

Foráiltear le tionscadal KM3NeT go dtógfar cúpla de na mbrathadóirí seo i ndoimhneacht na Meánmhara, amach as na chóstaí theas na hEorpa: is é KM3NeT-Fr (amach ón gcósta in aice le Toulon, an Fhrainc) an brathadóir ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), KM3NeT-It an bhrathadóir ARCA (Astroparticle Research le Cosmaí san Abyss). Tá an dhá bhrathadóirí ag bailiú sonraí. Tá KM3NeT-Gr (amach ón gcósta in aice le Pylos, Peloponnese, an Ghréig) ar fáil chun KM3NeT a leathnú don chéad chéim eile.

Leanann an tionscadal KM3NeT leis an obair a rinneadh an teileascóp neodríonó ANTARES, a oibríodh amach as chósta na Fhraince idir 2008 agus 2022.

Déanann comhoibriú idirnáisiúnta le níos mó ná 68 institiúid ó 21 tír ar fud an domhain an mhaoirseacht, rialachas agus bainistiú chur i bhfeidhm ar oibriú KM3NeT. Tá thart ar 360 eolaithe sa phobal KM3NeT, chomh maith le hinnealtóirí agus teicneoirí.^[2]

Aidhmeanna Eolaíochta

Is iad príomhaidhmeanna^[3] an tionscadail KM3NeT ná:

1. Fionnachtain agus breathnú ar fhoinsí ardfhuinnimh neodríonó sa Chruinne, chun stáidéair a dhéanamh ar go leoir rudaí cosmacha cosúil le iarsmaí ollnóva, pléasctha gáma-gha, ollnóva, nó réaltaí imbhuailte. Tríd aithniú a dhéanamh ar neoidríonónna as na foinsí seo, tá sé mar aidhm ag KM3NeT léargas a thabhairt ar bhunús gathanna cosmacha agus ar na meicníochtaí atá ag tiomáint roinnt de na rudaí is fuinniúil sa Chruinne.

1. Staidéar a dhéanamh ar na tréithe bunúsacha neodríonó, go háirithe ascalú neodríonó, go háirithe chun an t-ordú mais neodríonó a chinneadh tríd ascalú na neoidríonónna atmaisféarach a thomhas. Beidh idirdhealú a dhéanamh idir stáit maise neodríonó éagsúla ríthábhachtach chun nádúr na neoidríonónna agus an pháirt a ghlacann siad i Samhail Chaighdeánach de fisic na gcáithníní.

Chomh maith leis na príomh-aidhmeanna eolaíochta seo, is uirlis chumhachtach é an teileascóp chun damhna dorcha a chuardach sa Chruinne. Chomh máith le sin, san infreastruchtúr tá ionstraimíocht le haghaidh eolaíocht eile cosúil le bitheolaíocht mhuirí, aigéaneolaíocht agus geoifisic, chun monatóireacht fhadtéarmach agus fíor-ama a dhéanamh ar an dtimpeallacht mhuirí.

Is é an brathadóir ARCA an teileascóp ar mhéid ciliméadar ciúbach a chuardaíonn foinsí neoidríonó sa chosmas. Tá an brathadóir ORCA optamaithe le haghaidh tomhais tréithe an neoidríonó féin, agus mar sin taighde a dhéanamh ar gceisteanna a bhaineann le fisic na gcáithníní.

Dearadh

Modúl braiteoir KM3NeT san saotharlann.

Tá na bonneagair san Fhrainc agus san Iodáil deartha le bheith comhdhéanta de beagnach 200 míle braiteoirí solais (fóta-iolróirí, nó PMTanna) a dháiltear i trí bhloc tógála: dhá bhlocanna do KM3NeT/ARCA agus bloc amháin do KM3NeT/ORCA. Tá bloc tógála déanta as 115 línte ceartingearacha - nó aonad braite (DUanna) - greamaithe ar ghrinneall na farraige. Coinníonn gach línte 18 modúl braiteoir sféarúil gloine atá frithsheasmhach in aghaidh brú na farraige, agus istigh gach modúl tá 31 fóta-iolróirí. Mar sin tá gach bloc déanta as sraith tríthoiseach de braiteoirí solais atá in ann solas Cherenkov a bhrath; tagann an solas sin as na cáithníní luchtaithe agus coibhneasaíoch a thagann as idirghníomhaíochtaí neoidríonónna. ^[4]

Tá an suíomh KM3NeT-It ina bhfuil an brathadóir ARCA ag doimhneacht 3450 m. Tá sé optamaithe chun neoidríonónna cosmacha le fuinnimh an-ard a bhrath sa raon fuinnimh TeV-PeV, trí spásáil leathan a dhéanamh idir na modúil braiteoir: tá na 18 modúl thart ar an spás céanna ar na línte atá thart ar 700 m ar fad, agus spásáil thart ar 90 m eatarthu.

Tá an suíomh KM3NeT-Fr ina bhfuil an brathadóir ORCA ag doimhneacht 2475 m. Tá spásáil níos dlúithe ag na modúil braiteoir agus mar sin tá an brathadóir ORCA optamaithe chun neoidríonónna a bhrath le fuinnimh GeV. Beidh ORCA comhdhéanta as 115 línte le spás cothrománach 20 m idir na modúil ar línte difrúil, agus spás 9 m idir iad ar gach línte. Ar an iomlán, tá an t-eagar thart ar 210 m ar trastomhas, agus tá na línte 200 m ar fad.

Déantar tomhas ar suíomh na modúil agus ar an t-ám a thagann an solas ar na fóta-iolróirí taobh istigh, le beacht ard. Tá gach modúl thart ar 44 ceintiméadar (17 n-orlaí) ar trastomhas, tá 31 fóta-iolróirí atá trí n-orlaí ar fad isteach iontu le fearas leictreonach, agus tá gach modúl ceangailte leis an gcladach le líonra snáithín optúil ard-bandaleithead.^[5] Trí ghréasán cáblaí leictreach-optúil agus junction boxes ar ghrinneall na farraige tá na modúil ceangailte le stáisiúin rialaithe ar an gcladach chun cumhacht leictreach, rialú brathadóireachta agus tarchur sonraí a dhéanamh.^[6]

Ós rud é go n-aistríonn na línte de na modúil braiteoir leis na sruthanna san fharraige, déantar monatóireacht dinimiciúil ar suíomh agus ar treoshuíomh na modúil (agus mar sin de na fóta-iolróirí) le córas fuaimiúil agus córas compáis.^[7] I gach modúl úsáidtear dé-óid_sholasastaíoch (nó LED) chun calabrú ama a dhéanamh.^[8]

Ar chladach gach suíomh KM3NeT, déanann feirm ríomhairí an chéad laghdú de na sonraí, sula ndéantar na sonraí a shruthú chuig lárionad sonraí KM3NeT le haghaidh stórála agus anailís bhreise ag na heolaithe KM3NeT.

Léirítear tógáil agus imlonnú go leor de na píosaí braite i go leor físeáin ^[9].

Stair na tógála

Tá dearadh an teileascóp neodríonó KM3NeT an-mhodúlach agus tá an tógáil scartha amach in am. I 2012, cuireadh tús le taighde KM3NeT le tógáil bonneagair grinneall na farraige ag na suíomhanna KM3NeT-Fr agus KM3NeT-It. D'éirigh le fréamhshamhail modúl KM3NeT sonraí a ghlacadh i rith 2013-2014 mar chuid den teileascóp ANTARES^[10]. Ag an suíomh KM3NeT-It ghlac líne fréamhshamhail sonraí i 2014-2015, ar feadh thart ar aon bhliain amháin chomh máith.^[11]

Cuimsíonn an dara céim den tógáil críochnú na mbrathadóirí ARCA agus ORCA ag na suíomhanna KM3NeT-It agus KM3NeT-Fr, faoi seach. Idir 2017 agus 2024 ag suíomh ORCA suiteáladh 24 línte braite, agus ag suíomh ARCA, suiteáladh 33 línte braite, mar sin ag deireadh 2024, bhí >10% den bhrathadóir ag tógáil sonraí.^[12]

Torthaí eolaíochta

Leis na brathadóir páirteach ann, tá roinnt torthaí suimiúla foilsithe cheana féin ag an gcomhoibriú KM3NeT in irisí eolaíochta piarmheasúnaithe, ina measc:

Gan ach 6 líne den bhrathadóir ORCA, tomhaiseadh paraiméadair ascalú atmaisféireach mar sin²(θ₂₃) = 0.51+0.04
−0.05, and ∆m²₃₁ = 2.18+0.25
−0.35 × 10⁻³ eV² ${\displaystyle \cup }$ { -2.25, -1.76 } × 10⁻³ eV² at 68% CL. ^[13]

Cuardaíodh macasamhail neodríonó le sonraí KM3NeT don tríú rith breathnadóireachta de trasnamhéadar tonnta imtharraingteacha LIGO agus VIRGO i 2019-2020. Ní thugann an dhá chuardach barraíocht suntasach ar bith do na foinsí sna catalóga tonnta imtharraingteach. I gcás gach foinse, socraíodh uasteorainn ar an tsreabhadh neodríonó agus ar an bhfuinneamh iomlán atá curtha amach i neoidríonónna sna raonta fuinnimh faoi seach. Rinneadh anailísí ar chumaisc dhénártha dúpholl agus ar chumaisc dúpholl-neodrónréalta chun srianta a chur ar churtha amach neodríonó ó na catagóirí seo. ^[14]

Leis na 10 línte ORCA, agus 21 línte ARCA, tá staidéar iarchúram déanta ar an bhfeiniméan neamhbhuan - a bhí thar a bheith geal - a bhraith an mhonatóir Gamma-Ray Burst ar an 9ú Deireadh Fómhair, 2022, ag satailít Fermi. Ní bhfuarthas aon neodríonó i gcomhtharlú leis an suíomh Gamma-Ray Burst. Cuireadh uasteorainn ar an curtha amach neodríonó i láthair. ^[15]

Foilsíodh níos mó staidéar ar: meath neodríonó atá dofheicthe, neoidríonónna steiriúilí, idirghníomhaíochtaí neodríonó neamhchaighdeánacha, cuardach le haghaidh damhna dorcha, dí-comhleanúnachas chandam in ascalú neodríonó, muóin atmaisféaracha, sreabhadh neodríonó idirleatha, churtha amach as foinse atá cosúil le pointe, Réaltraí Starburst, titim croí ollnóva, agus anailísí comhcheangailte le turgnaimh eile cosúil le JUNO agus CTA. ^[16]

Ina theannta sin, bunaithe ar insamhaltaí Monte Carlo, cuirtear ionchais na mbrathadóirí KM3NeT i láthair le haghaidh ORCA chomh maith le ARCA i láthair i bhfoilseacháin mar shampla: ^[17], agus ^[18].

Tá liosta iomlán de na páipéir eolaíochta agus teicniúla KM3NeT le fáil ar INSPIRE-HEP^[19]. Tá KM3NeT tiomanta d'fhoilsiú rochtana oscailte.

Aimsiú eachtra neodríonó fíor-ardfhuinnimh KM3-230213A KM3-230213A

Breathnaíodh KM3NeT múón fíor-ardfhuinnimh a chuaigh trasna an brathadóir ARCA ag an suíomh KM3NeT-It ar an 13ú Feabhra, 2023 ag 01:16:47 UTC. Tugtar an t-ainm KM3-230213A^[20] ar an t-eachtra seo. Ag an am sin, bhí 21 líne i bhfeidhm in KM3NeT/ARCA. Rinne atógáil ar conair an múón as na hamanna agus suíomhanna na gcéad buille (sin aimsiú an solas a chruthaíonn an múón) a taifeadadh ar na fóta-iolróirí sna modúil optúla.

As an atógáil ar dtreo KM3-230213A, bhí treo an múón gearr-cothrománach, 0.6 céim os cionn bun na spéire. Déantar thomhais ar fuinneamh an múón go 120 petaelectronvolts (PeV) le lamháil earráide de +110 PeV go −60 PeV. Mar gheall ar an bhfuinneamh fíor-ard agus a threo gearr-cothrománach, is dócha gur tháinig an múón as idirghníomhú neoidríonó chosmaí a raibh fuinneamh níos airde fós aige i gcóngaracht an bhrathadóra. Meastar gurb é fuinneamh an neodríonó a chruthaíonn múóin den sórt sin sa bhrathadóir ARCA ná 220 PeV. Is é KM3-230213A an t-eachtra neodríonó leis an fuinnimh is airde a breathnaíodh go dtí an am seo.

Tugann an fuinneamh ollmhór seo le tuiscint gur thainig an neodríonó seo as luasaire cosmaí difriúil ná na neoidríonónna le fuinnimh níos íseal, nó go mb’fhéidir gurb é seo an chéad neodríonó cosmaigineacha a bhrath, ó idirghníomhaíochtaí gathanna cosmacha fíor-ardfhuinnimh le fótóin chúlra na Cruinne.

Ceangal leis na hinstitiúidí Eorpacha

I 2006 cuireadh KM3NeT san áireamh i bplean oibre an Fhóraim Straitéisigh Eorpaigh ar Bhonneagar Taighde (ESFRI), a aithníonn mar thosaíocht an bonneagar taighde KM3NeT do riachtanais eolaíochta na hEorpa ar fá 10-20 bliain. Rinne Comhairle an tAontas Eorpach an tacaíocht a athnuachan don tréimhse 2019-2026, rud a fhágann gur féidir, mar shampla, an tionscadal KM3NeT-INFRADEV2 (2023-2025) a lainseáil chun an bonneagar taighde KM3NeT a chur i bhfeidhm go hiomlán ^[21].

Fuair KM3NeT maoiniú éagsúla trí cláranna taighde agus nuálaíochta na hEorpacha, Horizon 2020 agus Horizon Europe san áireamh. Ina theannta sin, fuair na suíomhanna suiteála KM3NeT maoiniú ón Chiste Forbraíochta Réigiúnaí na hEorpa (ERDF), rud a dearbhaigh cumas eacnamaíochta, sóisialta agus teorann KM3NeT ar an leibhéal réigiúnach.

Mar fhocal scoir, ghlac KM3NeT páirt i go leor tionscadal Eorpach, treoraithe ag comhpháirtithe an Chomhoibrithe. Mar shampla, glacann KM3NeT páirt i líonra EMSO, trí rochtain fhadtéarmach a thabhairt do taighde domhaneolaíocht agus eolaíocht na mara. Ghlac KM3NeT páirt i dtionscadal ASTERICS^[22], agus tá sé fós ag glacú páirt i dtionscnamh Eorpach EOSC don Eolaíocht Oscailte, chomh maith leis an tionscadal ESCAPE^[23]. Ar deireadh, ach ní ar a laghad, tá KM3NeT gafa freisin le heolaíochta saoránach, go háirithe trí tionscadal REINFORCE.^[24]

Líonra Neoidríonó Domhanda

In éineacht le ANTARES, teileascóip neoidríonónna Baikal, IceCube, P-ONE agus RNO-G, is é KM3NeT mar chuid den Líonra Neodríonó Domhanda ^[25].

Image gallery

Tagairtí

1. https://www.km3net.org/
2. https://www.km3net.org/about-km3net/collaboration/
3. "KM3NeT 2.0 – Letter of Intent for ARCA and ORCA" (2016). J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43: 084001. doi:10.1088/0954-3899/43/8/084001. 
4. https://www.km3net.org/research/detector/
5. "The KM3NeT multi-PMT optical module" (2022). Journal of Instrumentation 17 (7): 07038. doi:10.1088/1748-0221/17/07/P07038. Bibcode: 2022JInst..17P7038A. 
6. "KM3NeT Broadcast Optical Data Transport System" (2023). Journal of Instrumentation 18 (2): T02001. doi:10.1088/1748-0221/18/02/T02001. Bibcode: 2023JInst..1802001A. 
7. "Proceedings of 38th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2023)" (2023): 1033. doi:10.22323/1.444.1033. 
8. "Nanobeacon: A time calibration device for the KM3NeT neutrino telescope" (2022). Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A 1040: 167132. doi:10.1016/j.nima.2022.167132. Bibcode: 2022NIMPA104067132A. 
9. https://www.youtube.com/@KM3NeTneutrino/playlists
10. "Deep sea tests of a prototype of the KM3NeT digital optical module" (2014). Eur. Phys. J. C 74 (9): 3056. doi:10.1140/epjc/s10052-014-3056-3. Bibcode: 2014EPJC...74.3056A. 
11. "The prototype detection unit of the KM3NeT detector" (2016). Eur. Phys. J. C 76 (2): 54. doi:10.1140/epjc/s10052-015-3868-9. Bibcode: 2016EPJC...76...54A. 
12. https://www.km3net.org/welcome-km3net-arca33-and-km3net-orca24/
13. "Measurement of neutrino oscillation parameters with the first six detection units of KM3NeT/ORCA" (2024). Journal of High Energy Physics 2024: 1--31. doi:10.1007/JHEP10(2024)206. 
14. "Searches for neutrino counterparts of gravitational waves from the LIGO/Virgo third observing run with KM3NeT" (2024). Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2024: 026. doi:10.1088/1475-7516/2024/04/026. 
15. "Search for Neutrino Emission from GRB 221009A using the KM3NeT ARCA and ORCA detectors" (2024). Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 2024: 006. doi:10.1088/1475-7516/2024/08/006. 
16. https://www.km3net.org/about-km3net/publications/
17. "Astronomy potential of KM3NeT/ARCA" (2024). The European Physical Journal C 2024: 885. doi:10.1140/epjc/s10052-024-13137-2. 
18. "Combined sensitivity of JUNO and KM3NeT/ORCA to the neutrino mass ordering" (2022). Journal of high energy physics 2022: 1--31. doi:10.1007/JHEP03(2022)055. 
19. https://inspirehep.net/experiments/1108236
20. https://www.nature.com/articles/s41586-024-08543-1
21. https://cordis.europa.eu/project/id/101079679
22. Tá ort na shonrú' 'teideal = agus' 'url = nuair a úsáideann {{ lua idirlín}}."".
23. Tá ort na shonrú' 'teideal = agus' 'url = nuair a úsáideann {{ lua idirlín}}."".
24. Tá ort na shonrú' 'teideal = agus' 'url = nuair a úsáideann {{ lua idirlín}}."".
25. https://www.globalneutrinonetwork.org/