同時(shí),在意大利撒丁島,研究人員將設(shè)計(jì)和建造一個(gè)專門的加工廠,在意大利資助機(jī)構(gòu)Istituto Nazionale Fisica Nucleare(INFN)的協(xié)助下,設(shè)施將被送往科羅拉多州。
在這個(gè)綜合設(shè)施內(nèi)--在意大利建造的加工廠和由Urania項(xiàng)目(以希臘天文學(xué)繆斯命名)在現(xiàn)場建造的外部結(jié)構(gòu)--氬氣將被提取、凈化,并運(yùn)往意大利的Laboratorio Nazionale Gran Sasso(LNGS)。在那里,它將被用于尋找宇宙中一些最困難的謎題的答案。
氬是一種化學(xué)元素,原子序數(shù)18,符號為Ar。它是一種惰性氣體。氬是地球大氣中含量第三高的氣體,占總量的0.934%(9340 ppmv)。氬是地殼中最豐富的惰性氣體,約占地殼的0.00015%。
然而,在研究小組能夠在恒星中向外看之前,他們首先必須到達(dá)地球內(nèi)部深處。準(zhǔn)確地說。他們必須看到在科羅拉多州西南部的一個(gè)天然氣鉆探點(diǎn)發(fā)現(xiàn)的氬氣的提取和處理,該鉆探點(diǎn)由位于休斯頓的鉆探和管道公司Kinder Morgan運(yùn)營。
Renshaw說:“我們的設(shè)施將作為Kinder Morgan公司Doe Canyon設(shè)施的附屬功能而存在,該設(shè)施已經(jīng)從地幔中提取二氧化碳作為其天然氣開采的一部分。來自Kinder Morgan公司地下深處的這些二氧化碳流中含有少量低放射性的氬氣,這成為他們生產(chǎn)天然氣的副產(chǎn)品,但也是我們可以利用的一種工具。這很有趣,因?yàn)榈头派湫缘臍鍤饪梢猿蔀槲覀冄芯康闹饕Y產(chǎn),因?yàn)樗且环N非常好的元素,可以在低背景粒子探測器內(nèi)使用?!?/p>
最終,在Kinder Morgan公司的現(xiàn)場,氬氣從二氧化碳中分離出來,然后用專門為這個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)的高壓氣瓶運(yùn)到撒丁島,在那里進(jìn)一步處理,最后運(yùn)到LNGS,插入地下探測器,稱為DarkSide-20k。
“一旦氬氣被液化,它就可以在LNGS研究基地根據(jù)粒子與液態(tài)氬氣的互動(dòng)方式來檢測粒子,”Renshaw說。通過這些研究,該團(tuán)隊(duì)希望能拼湊出宇宙暗物質(zhì)的證據(jù),并獲得探測天體物理來源的中微子的能力。
作為地球上最常見的元素之一,氬氣幾乎隨處可見。科學(xué)家們可以很容易地從大氣中獲取它。那么,為什么科羅拉多州的這種特定的氬氣對Urania項(xiàng)目和意大利的DarkSide-20k實(shí)驗(yàn)如此重要?
“因?yàn)樗鼛缀跏?00%的氬-40,自地球形成以來一直被保護(hù)在地下深處,”Renshaw解釋說。“在相同的時(shí)間跨度內(nèi),大氣層中的氬一直被宇宙射線不斷轟擊,使其加載氬-39,然后通過β發(fā)射衰變,并可能使DarkSide-20k粒子探測器的信號變得模糊。這意味著從科羅拉多州地下深處提取的氬氣將使DarkSide-20k充滿幾乎100%的純氬-40,大大降低探測器的整體背景率,并允許進(jìn)行許多敏感性研究?!?/p>
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)揭示的是宇宙中暗物質(zhì)的跡象--它是什么,它如何表現(xiàn)以及它為什么存在。換句話說,他們希望能夠?yàn)橛钪嬷凶詈诎档闹i團(tuán)之一帶來光明。
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