Індійська нейтринна обсерваторія () — призупинений дослідницький проєкт з вивчення атмосферних нейтрино, який планують побудувати у печері глибиною 1200 м у штаті Тамілнад в Індії. Планується забезпечити точне вимірювання параметрів змішування нейтрино. Основний намагнічений залізний калориметр проєкту ICAL має використовувати найбільший у світі магніт, у чотири рази більший за 12500-тонний магніт у детекторі CMS в ЦЕРНі.
Проєкт є результатом співпраці кількох інститутів та одним з найбільших в Індії експериментальних проєктів з фізики елементарних частинок. Спочатку проєкт мав бути завершений у 2015 році, а його вартість оцінювали в 15 млрд рупій (209,7 млн доларів США). Однак завершення проєкту затрималося, головним чином, через спротив місцевих мешканців, місцевої влади та дерхавних органів з захисту навколишнього середовища. Станом на 2022 рік суперечки щодо доцільності Індійської нейтринної обсерваторії тривали у Верховному суді Індії, а будівництво не велося.
Детектор ICAL
Основним експериментом Індійської нейтринної обсерваторії має стати детектор на основі залізного калориметра ICAL (від ), метою якого є дослідження впливу речовини Землі на поширення атмосферних нейтрино та визначення параметрів осциляцій нейтрино в межах 2-3 осциляцій. ICAL планується як намагнічений детектор вагою 50000 тонн із залізом як пасивним детекторним елементом та резистивними пластинчастими камерами () як активними детекторними елементами. Тобто нейтрино взаємодіятимуть із залізом, утворюючи частинки кінцевого стану. Очікується, що RPC виявлятимуть заряджені частинки кінцевого стану та реєструватимуть інформацію про їх положення та час, що дозволить реконструкцію енергій та напрямків треків та злив, а отже й параметрів падаючих нейтрино.
Конструкція ICAL здебільшого базується на детекторі Monolith . Планується, що детектор ICAL матиме три модулі, кожен модуль зі 151 шаром заліза та 150 шарами RPC. Розміри всього детектора становитимуть 48 м X 16 м X 14,5 м. Через свої величезні розміри детектор потребуватиме близько 30 000 скляних RPC для виявлення заряджених частинок. ICAL, як детектор нейтрино, повинен бути розташований під землею, щоб зменшити сигнал мюонів космічних променів.
Відстань між INO та CERN дуже близька до «магічної базової лінії» — відстані, на якій вплив фази CP на вимірювання мінімальний. Головною фізичною перевагою ICAL є його здатність вимірювати ієрархію мас нейтрино шляхом вивчення атмосферних нейтрино.
Основні цілі ICAL такі:
Однозначне та точне визначення параметрів коливань нейтрино за допомогою атмосферних нейтрино. Вивчення впливу речовини (ефекту Міхеєва — Смирнова — Вольфенштейна) шляхом ідентифікації електричного заряду, що може призвести до визначення невідомого знака однієї з різниць мас. Вивчення порушення зарядового спряження та (CP-інваріантності) у лептонному секторі, а також можливі дослідження порушень спряження заряду, парності та оборотності (CPT-інваріантності). Вивчення подій Колара, можлива ідентифікація нейтрино дуже високих енергій та багатомюонних подій.
На відміну від експерименту Monolith, детектор ICAL матиме залізні пластини товщиною 5,6 см як пасивні детектори, зі скляними RPC як активні детектори.
Прототип детектора ICAL з 14 шарами розміром 1 м × 1 м × 1 м вже працює в циклотронному центрі у Колкаті. 35-тонний прототип встановлений на поверхні для відстеження космічних мюонів.
У 2008 році Індійська нейтринна обсерваторія розпочала програму підготовки аспірантів до здобуття ступеня доктора філософії з фізики високих енергій, щоб забезпечити експертну підготовку студентів у галузях будівництва детекторів та фізики нейтрино.
Прототип під назвою mini-ICAL, вагою 1/600 від ваги ICAL, був побудований для здобуття досвіду у створенні великомасштабного електромагніту, вивчення роботи детектора та тестування електроніки ICAL у присутності магнітних полів з інтерференційною зоною. Цей детектор розміром 4 м × 4 м × 1,1 м має 11 шарів заліза, а 20 RPC розміром 1,95 м × 1,92 м вставлені в 10 шарів зазорів у центральній області. Mini-ICAL працює з 2018 року та збирає дані про мюони космічних променів.
Інститути-учасники Меморандум про взаєморозуміння, що визначає аспекти роботи проєкту та спосіб використання доступних коштів, був підписаний сімома основними партнерами проєкту: Інститутом фундаментальних досліджень Тата в Мумбаї, в Мумбаї, в Ченнаї, в Колкаті, циклотронним центром в Колкаті, в Праяграджі та в Бхубанешварі.
Тринадцять інших учасників проєкту включають: Аліґарський мусульманський університет в Аліґарсі, Бенареський індуїстський університет у Варанасі, Калькуттський університет у Колкаті, Делійський університет в Делі, Гавайський університет в США, Університет Хімачал-Прадеш у Шимлі, в Мумбаї, в , в Сіліґурі, в Чандігарсі, Лабораторія фізичних досліджень в Ахмадабаді, в Тамілнаді та в .
Історія Можливість розташування нейтринної обсерваторії в Індії обговорювали ще під час кількох зустрічей, проведених 1989 року. Це питання знову підняли на першій зустрічі робочої групи з фізики нейтрино та космології під час Воркшопу з феноменології фізики високих енергій (), що проходив у Ченнаї в січні 2000 року, і робоча група вирішила зібрати конкретні ідеї для детектора нейтрино.
Подальші обговорення відбулися в серпні 2000 року під час зустрічі з фізики нейтрино в в Колкаті. Зустріч Neutrino 2001 відбулася в у Ченнаї в лютому 2001 року з метою об'єднання експериментаторів та теоретиків у цій галузі. Під час цієї зустрічі створили колаборацію Індійська нейтринна обсерваторія. Перша офіційна зустріч колаборації відбулася в Інституті фундаментальних досліджень Тата в Мумбаї 6-7 вересня 2001 року, на якій сформували різні підгрупи для вивчення варіантів детекторів та електроніки, фізичних цілей та моделювання, а також огляду місця встановлення.
У 2002 році до представили документ, який викладав амбітну мету створення нейтринної обсерваторії в Індії, окреслював фізичні цілі, можливі варіанти детектора та його фізики.
Завдяки підтримці від різних дослідницьких інститутів, університетів, наукової спільноти та Відділу атомної енергії, було створено Групу з нейтринної співпраці () для вивчення можливості будівництва нейтринної обсерваторії в Індії. Групі доручили провести техніко-економічні дослідження, на які Відділ атомної енергії виділив кошти. 30 серпня 2002 року директори інститутів-учасників підписали меморандум про взаєморозуміння, щоб забезпечити безперебійне функціонування Групи з нейтринної співпраці протягом періоду дослідження доцільності детектора. Група має на меті створити підземну нейтринну лабораторію для проведення проривних експериментів у фізиці нейтрино, а також інших експериментів, які потребують такого унікального підземного об'єкта.
20 листопада 2009 року , міністр , у листі до , секретаря Департаменту атомної енергії та голови , відмовив Департаменту атомної енергії у дозволі на створення Індійської нейтринної обсерваторії в Сінгарі в Нілгірісі, оскільки ця територія знаходиться в буферній зоні Мудумалайського тигрового заповідника. Джайрам Рамеш заявив, що на основі звіту Раджеша Гопала, додаткового та члена-секретаря , Міністерство не може схвалити місце розташування Сінгари. У звіті йдеться:
Замість цього він запропонував альтернативне місце поблизу в окрузі , штат Тамілнад. Міністр сказав, що це місце не створює таких проблем, і що вирубка лісів там не повинна бути серйозною проблемою. Він також запевнив Міністерство атомної енергії, що Міністерства навколишнього середовища сприятиме отриманню необхідних дозволів на альтернативне місце. Доктор Наба Мондал з Інституту фундаментальних досліджень Тата, речник Індійської нейтринної обсерваторії, відповів на це, що Суруліяр знаходиться в заповідній зоні густих лісів і потребуватиме вирубки дерев, чого не було потрібно в Сінгарі. Він запитував, чи може уряд запевнити учасників проєкту, що ліс на цій ділянці буде вирубано, і пропонував як альтернативу перенести Індійську нейтринну обсерваторію до сусіднього , приблизно за 20–30 км від водоспаду Суруліяр. У цій лісовій зоні є лише чагарники, але немає джерела води, так що воду доведеться проводити трубопроводом на відстань 30 км.
18 жовтня 2010 року Міністерство довкілля та лісів схвалило вирубку лісів та заходів з охорони навколишнього середовища для встановлення обсерваторії в заповідному лісі Боді Вест-Гіллз в окрузі Тені штату Тамілнад.
Станом на лютий 2012 року уряд Тамілнаду виділив землю для Індійської нейтринної обсерваторії, і будівельні роботи ось-ось мали розпочати. Наба Мондал, головний речник Індійської нейтринної обсерваторії та старший науковий співробітник Інституту фундаментальних досліджень Тата в Мумбаї, повідомив, що передпроєктні роботи розпочнуться у квітні 2012 року, і на них виділено 660 млн рупій. Першим завданням буде створення дорожного сполучення від Расінгапурама до села Поттіпурам. Очікувалось, що проєкт буде завершено у 2015 році, а його орієнтовна вартість складе 15 млрд рупій.
18 вересня 2012 року лідер опозиції Керали висловив стурбованість щодо створення нейтринної обсерваторії на кордоні між Тамілнадом та Кералою, посилаючись на екологічні та радіологічні проблеми. Невдовзі колаборація INO роз'яснила всі порушені ним питання, а відповіді були розміщені на вебсайті INO.
5 січня 2015 року Кабінет Міністрів Індії на чолі з прем'єр-міністром Нарендрою Моді схвалив створення Індійської нейтринної обсерваторії.
20 лютого 2015 року південна колегія Національного зеленого трибуналу наказала надіслати повідомлення центральному уряду та урядам штатів щодо петиції, яка оскаржує дозвіл на вплив на навколишнє середовище, наданий проєкту INO.
26 березня 2015 року Мадурайська колегія Високого суду Мадраса заборонила центральному уряду розпочати роботи над Індійською нейтринною обсерваторією. Суд зобов'язав уряд перед початком робіт отримати дозвіл від Ради з контролю за забрудненням Тамілнаду (). 19 березня 2018 року Міністерство навколишнього середовища скасувало .
Протягом усього цього процесу жителі села Поттіпурам Панчаят агітували проти запропонованої обсерваторії під прапором «Друзів Землі». Речник організації висловив стурбованість щодо сотні тисяч тонн гірських порід, які будуть підірвані всередині гори для створення обсерваторії, що може призвести до землетрусів. Крім того, він висловив стурбованість щодо потенційної радіації від проєкту та загальної шкоди для екосистеми. У січні 2020 року жителі села Поттіпурам ухвалили резолюцію проти будівництва Індійської нейтринної обсерваторії в їхньому районі, посилаючись на потенційну екологічну шкоду Західним Гатам.
На початку 2021 року будівництво Індійської нейтринної обсерваторії досі не почалося, і проєкт описували як «призупинений» (). Були розроблені проєкти будівель та експериментального обладнанн, обрано місце для реалізації проєкту, розрахований бюджет, але отримати дозвіл на початок будівництва на обраному місці в селі Потіпурам в штаті Таміл-Наду не вдалося через протидію місцевих жителів, урядових чиновників, екологічних активістів та урядових екологічних органів. 17 червня 2021 року прем'єр-міністр Таміль-Наду зустрівся з прем'єр -міністром Індії Нарендрою Моді і запропонував вскасувати проєкт INO або перенести його в інше місце. Сталін запропонував це на основі поради Державного департаменту лісів та навколишнього середовища Таміл-Наду. Не відомо, коли може розпочатися будівництво, або чи буде проєкт реалізований взагалі. Вчені колаборації INO разом з іншими видатними вченими написали відповідь на пропозицію Сталіна, наполягаючи, щоб будівництво Індійської нейтринної обсерваторії розпочалось якомога раніше.