Estimación del flujo de muones en el laboratorio subterráneo Andes

• Autores: Pérez Bertolli, C.; Sarmiento-Cano, C.; Asorey, Hernán
• Año de publicación: 2022
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: artículo
• Fuente: An. (Asoc. Fís. Argent., En línea) 2022;04(32):106-111
• Materia: ANDES; MUONES; BLINDAJE; ANDES; MUONS; SHIELDING
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

El Laboratorio Subterráneo ANDES está siendo planificado y diseñado para ser uno de los laboratorios más grandes y con mayor cobertura de roca en el Hemisferio Sur, el cual estará ubicado en la Cordillera de los Andes, en la zona de la actual Paso Agua Negra que conecta las provincias de San Juan (Argentina) y Elqui (Chile). La diversidad de experimentos que se están planificando, entre ellos experimentos de búsqueda directa e indirecta de materia oscura y física de precisión de neutrinos, requieren de un conocimiento preciso del flujo esperado de muones atmosféricos de alta energía dentro del laboratorio. Estos son producidos durante la interacción con la atmósfera terrestre de astropartículas de alta y ultra alta energía, con energías entre 1012 y 1018 eV. En la componente de alta energía pueden encontrarse muones con energías de decenas de TeV, capaces de atravesar miles de metro de roca. Estimaciones previas realizadas a partir de suposiciones razonables sobre el tipo de roca esperada en la zona, mostraron que el flujo de muones esperado era compatible con el de otros laboratorios a una profundidad equivalente. En este trabajo, se realizaron simulaciones de flujo de lluvias atmosféricas extendidas en el sitio del laboratorio. A continuación, se seleccionaron aquellos muones con energía suficiente para alcanzar al laboratorio en base a su ángulo de incidencia y a la altura a la que ingresan en la montaña. Luego se modeló una función de transferencia utilizando los nuevos estudios geológicos disponibles actualmente que permiten disponer un modelo detallado de la distribución de roca en el interior de la montaña. Finalmente, se calculó numéricamente la interacción de estos muones con los diferentes tipos de roca a lo largo de su recorrido hacia el laboratorio utilizando el modelo de desaceleración continua, obteniéndose así que el flujo de muones esperado dentro del laboratorio es de 1,47±0,02 día−1m−2sr−1
The ANDES Underground Laboratory is being planned and designed to be one of the largest and most shielded laboratories in the Southern Hemisphere, which will be located in the Andes Range, in the area of the current Paso Agua Negra that connects the provinces of San Juan (Argentina) and Elqui (Chile). The diversity of experiments that are being planned, including experiments for the direct and indirect search of dark matter and neutrino precision physics, requires a precise knowledge of the flux of high-energy atmospheric muons within the laboratory. These are produced during the interaction of astroparticles with energies between 1012 and 1018 eV denominated of high and ultra-high energy witht he Earth’s atmosphere. In the high-energy component, muons with energies of tens of TeV can be found, capable of passing through thousands of meters of rock. Previous estimates made from reasonable assumptions about the type of rock expected in the area showed that the expected muon flux was compatible with other underground laboratories at anequivalent depth. In this work, extensive atmospheric showers flux simulations were performed at the laboratory site. Afterwards, there was a selection of those muons with sufficient energy to reach the laboratory based on their angle of incidence and the height at which they enter the mountain. Then a transfer function was modeled using the new geological studies currently available that allow us to have a detailed model of the rock distribution inside the mountain. Finally, the interaction of these muons with the different types of rock was calculated numerically along their way to the laboratory using the continuous slow down approximation, thus obtaining that the expected muon flux within the laboratory is 1,47±0,02 day−1m−2sr−1
Fil: Pérez Bertolli, C.. Universidad Nacional de San Martín - CONICET. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas (ITeDA). Buenos Aires. Argentina
Fil: Sarmiento-Cano, C.. Universidad Nacional de San Martín - CONICET. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas (ITeDA). Buenos Aires. Argentina
Fil: Asorey, Hernán. Universidad Nacional de San Martín - CONICET. Instituto de Tecnología en Detección y Astropartículas (ITeDA). Buenos Aires. Argentina