Tổ hợp máy dò gần [10] nằm ở khoảng cách 280 mét so với thanh bia bằng than chì. Mục đích của tổ hợp máy dò này là để đo thông lượng neutrino trước khi nó dao động và nghiên cứu các tương tác neutrino. Hệ thống bao gồm ba máy dò chính:

• Máy dò INGRID (Lưới tương tác neutrino) nằm trên trục của chùm neutrino,
• Máy dò ND280 nằm lệch trục chùm 2,5 °, tức là ở cùng góc lệch với máy dò xa.
• Wagasci-BabyMIND là một máy dò neutrino từ hóa nằm ở góc ngoài trục 1,5 °, được chế tạo để khám phá sự biến đổi phổ năng lượng với góc ngoài trục và tiết diện tán xạ ở năng lượng neutrino trung bình cao hơn.

Đầu Đọc tín hiệu

Ngoại trừ Phòng chiếu thời gian trong ND280, toàn bộ vật liệu hoạt động (cho phép theo dõi hạt) của các máy dò gần là chất phát sáng nhấp nháy nhựa. Ánh sáng được tạo ra bởi các hạt đi qua trong các thanh phát sáng nhấp nháy nhựa được thu thập bằng các sợi chuyển dịch bước sóng và được phát hiện bởi các bộ đếm photon đa pixel từ công ty Hamamatsu nằm ở một hoặc cả hai đầu của sợi. Các thanh phát sáng nhấp nháy nhựa được tổ chức thành các lớp, trong đó các thanh trong hai lớp lân cận được bố trí vuông góc với nhau để cung cấp thông tin ba chiều về các hạt đi qua.[10]

Máy dò INGRID

Mục đích chính của máy dò INGRID là theo dõi hướng và cường độ của chùm tia neutrino hàng ngày bằng cách phát hiện trực tiếp các tương tác neutrino. Máy dò INGRID bao gồm 16 mô-đun giống hệt nhau được sắp xếp theo hình chữ thập, 7 theo chiều dọc và 7 theo chiều ngang, cộng với 2 mô-đun bên ngoài chữ thập. Chiều cao và chiều rộng của cánh tay INGRID là 10 mét. Mỗi mô-đun bao gồm các lớp sắt đan xen với các lớp phát quang nhấp nháy nhựa. Thêm 4 lớp phủ quyết với các thanh phát quang nhấp nháy đwowcj đặt xung quanh mô-đun ở hai bên để phân biệt các hạt đi vào từ bên ngoài với các tương tác được tạo ra bởi các tương tác bên trong mô-đun. Tổng khối lượng sắt trong một mô-đun là 7,1 tấn và chiếm 96% trọng lượng mô-đun. Trên trục chùm neutrino, ở giữa đường chéo giữa cánh tay dọc và ngang, có một mô-đun bổ sung chỉ được chế tạo từ các lớp phát quang nhấp nháy (Mô-đun Proton) có khối lượng 0,55 tấn. Mục đích của nó là để đo các tương tác chuẩn đàn hồi và so sánh các kết quả thu được với các mô phỏng.[10]

Máy dò ND280

Máy dò ND280 được sử dụng để đo thông lượng, phổ năng lượng và thành phần neutrino electron cố hữu trong chùm tia cho góc lệch trục tương tự như đối với máy dò xa. ND280 cũng đo các loại tương tác của (phản-)neutrino muon và (phản-)neutrino electron. Tất cả điều này cho phép ước tính số lượng và loại tương tác dự kiến trong máy dò xa, giảm sai số hệ thống trong phân tích dao động neutrino liên quan đến các mô hình tương tác và thông lượng neutrino.[10]

ND280 bao gồm một bộ các máy dò phụ bên trong: máy dò Pi-Zero và máy theo dõi với 2 Máy dò hạt mịn xen kẽ với 3 Phòng chiếu thời gian, được đặt bên trong khung kim loại gọi là giỏ. Rổ được bao quanh bởi nhiệt lượng kế điện từ và một nam châm được tái chế từ thí nghiệm UA1 tạo ra trường ngang đồng đều 0,2 T và được gắn với các mặt phẳng scintillator tạo thành Máy dò phạm vi Side Muon.[10]

Pi-Zero (π⁰
) Máy dò (P0D) chứa 40 mặt phẳng mô-đun scintillator bằng nhựa, ở phần trung tâm được đặt xen kẽ với 2.8   túi dày cm chứa đầy nước và tấm đồng thau dày, và trong hai khu vực ngoại vi mô-đun scintillator được kẹp bằng tấm chì. Bằng cách so sánh lượng tương tác giữa các chế độ có và không có nước trong túi, có thể rút ra số lượng tương tác neutrino xảy ra trên mặt nước - vật liệu mục tiêu bên trong máy dò siêu xa Super-Kamiokande. Kích thước của toàn bộ khối lượng P0D đang hoạt động là khoảng 2,1 m × 2,2 m × 2,4 m (X × Y × Z) và khối lượng của nó có và không có nước lần lượt là 15,8 và 12,9 tấn.

Mục tiêu chính của Máy dò Pi-Zero là đo sản xuất pion trung tính trong các tương tác neutrino hiện tại trung tính trên nước:

Phản ứng này có thể bắt chước các tương tác neutrino electron vì các photon từ phân rã pi0 có thể được tái cấu trúc thành một electron trong máy dò Super-Kamiokande, do đó phản ứng này có thể bắt chước các tương tác neutrino của electron và tạo thành một nền tảng quan trọng trong phép đo sự xuất hiện của neutrino electron.[10][23]

Buồng chiếu thời gian

Ba buồng chiếu thời gian (TPC) là các hộp hình chữ nhật kín khí, với mặt phẳng cực âm ở trung tâm và đọc các mô-đun MicroMegas ở cả hai phía song song với cực âm. TPC chứa đầy khí trôi dựa trên argon dưới áp suất khí quyển. Các hạt tích điện đi qua TPC làm ion hóa khí dọc theo đường ray của chúng. Các electron ion hóa trôi từ cực âm sang hai bên của TPC, nơi chúng được MicroMegas phát hiện cung cấp hình ảnh 3D về đường đi của hạt tích điện đi qua. Tọa độ Y và Z dựa trên vị trí của các electron ion hóa được phát hiện trên các mô-đun MicroMegas và tọa độ X dựa trên thời gian trôi của electron. Trong từ trường, độ cong của đường dẫn này cho phép xác định điện tích và động lượng của hạt và lượng electron ion hóa trên mỗi đơn vị khoảng cách được sử dụng để xác định các hạt dựa trên công thức Bethe-Bloch.[10][24]

Máy dò hạt mịn

Hai máy dò hạt mịn (FGD) được đặt sau TPC thứ nhất và thứ hai. Các FGD và TPC cùng nhau tạo nên trình theo dõi của ND280. FGD cung cấp khối lượng mục tiêu hoạt động cho các tương tác neutrino và có thể đo các rãnh ngắn của độ giật proton. FGD thứ nhất chỉ bao gồm các lớp scintillator, trong khi FGD thứ hai bao gồm các lớp scintillator và nước xen kẽ. FGD thứ hai bao gồm một phần nước vì máy dò tại Super-Kamiokande dựa trên nước. Các mặt cắt ngang trên carbon và trên mặt nước có thể được xác định từ việc so sánh các tương tác neutrino trong hai FGD.[10][25]

Nhiệt lượng kế điện từ

Nhiệt lượng kế điện từ (ECAL) bao quanh các máy dò bên trong (P0D, TPC, FGD) và bao gồm các lớp scintillator được kẹp bằng các tấm hấp thụ chì. Vai trò của nó là phát hiện các hạt trung tính, đặc biệt là các photon và đo năng lượng và hướng của chúng, cũng như phát hiện các hạt tích điện cung cấp thông tin bổ sung có liên quan để nhận dạng chúng.[10][26]

Máy dò phạm vi Muon

Bộ phát hiện phạm vi Side Muon (SMRD) bao gồm các mô-đun scintillator được chèn vào các khoảng trống trong nam châm. SMRD ghi lại các muon thoát ra khỏi các bộ phận bên trong của máy dò ở các góc lớn đối với hướng chùm tia. Nó cũng có thể hoạt động như một kích hoạt cho các tia vũ trụ. Cuối cùng, nó có thể giúp xác định các tương tác chùm tia trong các bức tường xung quanh và trong chính nam châm.[10][27]