关于霍姆斯塔克大型探测器深度要求的报告

本报告为在美国深地科学与工程实验室地下安置大型探测器提供了技术依据。一个具有百万吨级有效质量的大型探测器很可能是一个多用途设施。此类装置的主要物理依据是探测加速器产生的中微子、核子衰变以及自然中微子源，如太阳中微子、大气中微子和超新星中微子。除了物理依据外，还存在关于霍姆斯塔克现有基础设施以及霍姆斯塔克岩层应力特性的实际问题。报告了与水切伦科夫和液氩探测器技术相关的各种物理过程的深度要求。虽然其中一些物理过程可以在较浅的深度得到充分研究，但没有任何过程需要的深度超过4300米水当量，这对应于霍姆斯塔克的4850英尺水平面。值得注意的是，计划中的探测器规模如此之大，以至于即使对于加速器中微子探测（允许利用加速器占空因子来消除宇宙线），也需要一个最小深度来降低宇宙线污染的风险。在考虑了科学问题以及关于霍姆斯塔克场址的实际问题后，我们强烈建议及时在4850英尺水平面启动岩土工程研究。