與此同時(shí),在意大利撒丁島,研究人員將設(shè)計(jì)和建造一座專用加工廠,該設(shè)施將在意大利資助機(jī)構(gòu)Istituto Nazionale Fisica Nucleare (INFN) 的協(xié)助下運(yùn)往科羅拉多州。
在該綜合體內(nèi),包括意大利建造的加工廠和烏拉尼亞項(xiàng)目(以希臘天文學(xué)繆斯命名)現(xiàn)場建造的外部結(jié)構(gòu),氬氣將被提取、純化并運(yùn)送到意大利大薩索國家實(shí)驗(yàn)室(LNGS)。在那里,它將被用來尋找宇宙中一些最困難的謎團(tuán)的答案。
氬是一種化學(xué)元素,原子序數(shù)18,符號(hào)Ar。它是一種惰性氣體。氬是地球大氣中第三豐富的氣體,占總量的0.934%(9340 ppmv)。氬是地殼中最豐富的稀有氣體,約占地殼的0.00015%。
然而,在研究小組能夠觀察恒星外部之前,他們首先必須到達(dá)地球深處。恰恰。他們必須親眼目睹在科羅拉多州西南部天然氣鉆探現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的氬氣的提取和加工過程,該鉆探場地由總部位于休斯敦的鉆探和管道公司金德摩根(Kinder Morgan) 運(yùn)營。
倫肖說:“我們的設(shè)施將作為金德摩根Doe Canyon 設(shè)施的附屬設(shè)施而存在,該設(shè)施已經(jīng)從地幔中提取二氧化碳,作為天然氣提取的一部分?!?“這些來自金德摩根地下深處的二氧化碳流含有少量的低放射性氬,這是天然氣生產(chǎn)的副產(chǎn)品,但它也是我們可以利用的工具,這很有趣,因?yàn)榈头派湫詺蹇梢猿蔀橐豁?xiàng)主要資產(chǎn)對(duì)于我們的研究來說,它是一種非常好的元素,可以在低本底粒子探測器中使用?!?
最終,氬氣在金德摩根工廠與二氧化碳分離,并通過專門為該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的高壓鋼瓶運(yùn)輸?shù)饺龆u,在那里進(jìn)行進(jìn)一步處理,最后運(yùn)輸?shù)揭夯烊粴庀到y(tǒng),插入地下探測器。適用于DarkSide-20k。
倫肖說:“一旦氬氣被液化,它就可以在液化天然氣研究現(xiàn)場使用,根據(jù)粒子與液氬的相互作用來檢測粒子?!蓖ㄟ^這些研究,研究小組希望拼湊出宇宙暗物質(zhì)的證據(jù),并獲得從天體物理來源探測中微子的能力。
氬是地球上最常見的元素之一,幾乎無處不在。科學(xué)家可以輕松地從大氣中獲取它。那么,為什么科羅拉多州的這種特定氬氣對(duì)烏拉尼亞項(xiàng)目和意大利的DarkSide-20k 實(shí)驗(yàn)如此重要呢?
“因?yàn)樗鼛缀跏?00% 的argon-40,所以自地球形成以來它就一直在地下深處受到保護(hù),”Renshaw 解釋道。 “在同一時(shí)間跨度內(nèi),大氣中的氬不斷受到宇宙射線轟擊,使其裝載有argon-39,然后通過 發(fā)射衰變,并可能掩蓋來自DarkSide-20k 粒子探測器的信號(hào)。這意味著氬氣從科羅拉多州地下深處提取的氬氣將為DarkSide-20k 填充近100% 純的氬40,從而大大降低探測器的整體背景率并允許進(jìn)行許多靈敏度研究。”
研究人員希望通過DarkSide-20k 粒子探測器(預(yù)計(jì)從2025 年開始運(yùn)行十年)揭示宇宙中暗物質(zhì)的跡象——它是什么、它的行為方式以及它存在的原因。換句話說,他們希望為宇宙中最黑暗的謎團(tuán)之一帶來光明。