The large-volume detector (LVD) of the Gran Sasso Laboratory

Summary

We describe here the LVD experiment (Large-Volume Detector) of the Gran Sasso Laboratory, which is the natural improvement of the LSD experiment (Liquid Scintillation Detector) running in the Mont Blanc Laboratory. The LVD ((31×13) m² area, height 12 m) consists of ≈1800 tons of liquid scintillator and of a system of streamer tubes on 5 layers for reconstructing tracks of charged particles. As any experiment in an underground laboratory, which has a low statistics of events and requires long running times, the LVD is a multipurpose experiment but with different priorities of the researches. The main goal is neutrino astronomy, firstly detection of neutrinos from collapsing stars and secondly high-energy neutrinos and solar neutrinos. Since the expected number of interactions of neutrinos, from a stellar collapse is very high (of order of 900 for a collapse at the distance of the galactic centre), the LVD is, contrary to the present experiments, a real neutrino observatory, able to make a detailed analysis of the energy and temporal distributions of the burst. In addition to neutrino astrophysics, with the LVD experiment excellent possibilities exist to perform researches in cosmic-ray and high-energy elementary-particle physics.

Riassunto

Si descrive l'esperimento LVD (Large Volume Detector) del laboratorio del Gran Sasso, che rappresenta il naturale sviluppo dell'esperimento LSD (Liquid Scintillation Detector) in funzione nel laboratorio del Monte Bianco. LVD (area (31×13) m², altezza 12 m) consiste di ∼1800 tonnellate di scintillatore liquido e di un sistema di tubi a streamer su 5 piani per la ricostruzione delle tracce di particelle cariche. Come tutti gli esperimenti in laboratori sotterranei, che sono a tempi lunghi ed a bassa statistica, l'esperimento LVD è a multiscopi ma con diverse priorità delle ricerche. L'obiettivo principale è l'astronomia neutrinica, in primo luogo la rivelazione di neutrini da collassi gravitazionali stellari, e poi neutrini di alta energia e neutrini solari. Dato l'alto numero previsto di interazioni di neutrini (∼900 per un collasso alla distanza del centro galattico) da stelle collassanti, l'esperimento LVD costituisce, a differenza degli attuali esperimenti, un vero e proprio osservatorio neutrinico, in grado di compiere un'analisi dettagliata delle distribuzioni energetica e temporale del burst. Oltre all'astrofisica neutrinica, con l'esperimento LVD si possono compiere ricerche in fisica della radiazione cosmica e di particelle elementari ad altissime energie.

Резюме

В данной работе описывается зксперимент LVD (Large Volume Detector), который будет проводиться в лаборатории Гран Cacco. LVD является естественным продолжением эксперимента LSD (Liquid Scintillation Detector) в лаборатории Монблан. LVD (площадь (31×13) м², высота 12 м) содержит 1800 тонн жидкого сцинтиллятора и включает в себя систему стримерных детекторов, размещенных на 5 уровнях. Последние используются для реконструкции треков заряженных частиц. Как и любой длительный эксперимент в подземных условиях, когда статистика событий невелика, LVD имеет многоцелевое назначение. Научные программы, однако, будут обладать различным приоритетом. Основное внимание будет уделяться нейтринной астрономии, и в первую очередь— детектированию нейтрино от коллапсирующих звезд. Кроме того, будут проводиться исследования по регистрации нейтрино высоких энергий и солнечных нейтрино. Поскольку ожидаемое количество взаимодействий в случае прихода потока нейтрино от коллапса очень велико, порядка 900, LVD будет настоящей нейтринной обсерваторией, способной, в отличие от ведущихся сейчас экспериментов, детально исследовать энергетическое временное распределения для вспышки нейтринного излучения. В дополнение к нейтринной астрофизике, имеются очень хорошие перспективы и для исследований в области космических лучей и физики элементарных частиц высоких энергий.