Inom partikelfysik, skillnaden på en millimeter eller två kan göra eller bryta experimentet. I mars, LArIAT-experimentet inledde ett proof-of-concept-test för att se till att det planerade Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) kommer att fungera bra med den skillnaden på 2 millimeter.

Specifikt, forskare tittar på vad som kommer att hända när du ökar utrymmet mellan detekteringskablar inuti framtida DUNE -detektorer.

DUNE kommer att mäta neutriner, mystiska partiklar som är allestädes närvarande men svårfångade och som kan ge svar på frågor om universums ursprung.

Liksom de framtida DUNE -detektorerna, LArIAT är fylld med flytande argon. När en partikel träffar en argonkärna inuti detektorn, interaktionen skapar elektroner som flyter genom argon tills de fångas upp av en tråd, som registrerar en signal. Forskare mäter signalen för att lära sig om partikelinteraktionen.

Till skillnad från DUNE -detektorerna, LARIAT upptäcker inte neutriner. Snarare, den använder interaktioner mellan andra partikeltyper för att dra slutsatser om neutrino -interaktioner. Och väldigt olik DUNE, LArIAT är storleken på ett minikylskåp, bara en fläck jämfört med DUNE:s detektorer, som rymmer cirka 22 simbassänger i flytande argon.

LArIAT -forskare använder en stråle av laddade partiklar från Fermilab Test Beam Facility som avfyras i det flytande argonet. Dessa partiklar interagerar med materia mycket mer än neutrinoer gör, så strålen resulterar i många fler interaktioner än en liknande stråle av neutrinoer, som mestadels skulle passera genom argon. Den högre interaktionsnivån är det som gör att LArIAT kan avstå från den enorma storleken på DUNE.

Resultat från LArIAT kan hjälpa fysiker att bättre förstå andra neutrino-detektorer för flytande argon vid DOE Office of Science's Fermilab, till exempel MicroBooNE och SBND.

"Poängen med LArIAT -experimentet är att mäta hur väl vi kan identifiera de olika typerna av partiklar som kommer ur neutrino -interaktioner och hur bra vi kan rekonstruera deras energi, "sa Jen Raaf, LarIAT talesman.

Även om LArIAT inte upptäcker neutriner, interaktionen mellan laddade partiklar kan ge forskare ledtrådar om hur neutrinoer interagerar med argonkärnor.

"Istället för att skicka in en neutrino och titta på vad som kommer ut, du skickar in de andra sakerna och ser vad det gör, Sa Raaf.

Interaktioner i LArIAT kännetecknas främst av ett trådnät som detekterar drivelektronerna. En nyckelfaktor som påverkar noggrannheten för driftelektrondetektering är avståndet mellan varje tråd.

"Ju närmare varandra dina trådar är, desto bättre rumslig upplösning får du, "Sa Raaf. Men ju närmare avstånd trådarna är, desto fler ledningar behövs. Fler kablar betyder mer elektronik för att upptäcka signaler från ledningarna, vilket kan bli dyrt i en gigantisk detektor som DUNE.

För att hålla kostnaderna nere, forskare undersöker om DUNE kommer att ha en tillräckligt hög upplösning i sina mätningar av neutrino-interaktioner med trådar med 5 millimeters mellanrum-större än 3-millimeters avstånd i mindre Fermilab-neutrino-experiment som MicroBooNE.

Simuleringar tyder på att det borde fungera, men det är upp till Raaf och hennes team att testa om 5-millimeters avstånd kommer att göra jobbet.

LArIAT använder Fermilab Test Beam Facility, vilket är en viktig del av ekvationen. Anläggningens teststråle kommer från labbets acceleratorer och passerar genom en uppsättning partikeldetekteringsinstrument innan den anländer till LARIAT-detektorn. Forskare kan sedan jämföra resultaten från den första uppsättningen instrument med LARIAT-resultaten.

"Om du vet att det verkligen var en pion som gick in till detektorn, och sedan kör du din algoritm på den och den säger "Åh nej det var en elektron, "du är som" Jag vet att du har fel! "sa Raaf." Så du jämför bara hur ofta du har fel med 5 millimeter kontra 3 millimeter. "

Hon och hennes team är optimistiska, men engagerad i att vara noggrann.

"Det fungerar i teorin, men vi gillar alltid att mäta, " Hon sa.