ICARUS-detektorn, sett här i ett renrum på CERN, förbereds för sin resa till Fermilab. Kredit:CERN
Den har bott i två olika länder, och det är på väg att ta sig till en tredje. Det är den största maskinen i sitt slag, designad för att hitta extremt svårfångade partiklar och berätta mer om dem. Dess banbrytande teknologi är ritningen för några av de mest avancerade vetenskapliga experimenten i världen. Och i sommar, den kommer att resa över Atlanten till sitt nya hem (och sitt nya uppdrag) vid det amerikanska energidepartementets Fermi National Accelerator Laboratory.
Den heter ICARUS, och du kan följa dess resa över land och hav med hjälp av en interaktiv karta på Fermilabs hemsida.
ICARUS-detektorn mäter 18 meter (60 fot) lång och väger 120 ton. Det började sitt vetenskapliga liv under ett berg vid det italienska nationella institutet för kärnfysik (INFN) Gran Sasso National Laboratory 2010, registrerar data från en partikelstråle som kallas neutrinos skickad av CERN, Europas främsta partikelfysiklaboratorium. Detektorn skickades till CERN 2014, där den har uppgraderats och renoverats som förberedelse för sin utlandsvandring.
När den anländer till Fermilab, den massiva maskinen kommer att ta sin plats som en del av en svit med tre detektorer dedikerade till att söka efter en ny typ av neutrino utöver de tre som har hittats. Att upptäcka denna så kallade "sterila" neutrino, skulle det finnas, skulle skriva om forskarnas bild av universum och partiklarna som utgör det.
"Att spika ner frågan om det finns sterila neutriner eller inte är ett viktigt vetenskapligt mål, och ICARUS kommer att hjälpa oss att uppnå det, " sa Fermilabs direktör Nigel Lockyer. "Men det är också ett viktigt steg i Fermilabs plan att vara värd för en verkligt internationell neutrinoanläggning, med hjälp av våra partners runt om i världen."
Först, dock, detektorn måste komma dit. Nästa vecka börjar den sin resa från CERN i Genève, Schweiz, till en hamn i Antwerpen, Belgien. Därifrån detektorn, uppdelad i två identiska delar, kommer att resa på ett fartyg till Burns Harbor, Indiana, i USA, och därifrån kommer att köras med lastbil till Fermilab, en bit i taget. Hela resan beräknas ta ungefär sex veckor.
En interaktiv karta på Fermilabs webbplats (IcarusTrip.fnal.gov) kommer att spåra resan för ICARUS-detektorn, och Fermilab, CERN och INFNs sociala mediekanaler kommer att dokumentera resan med hashtaggen #IcarusTrip. Själva detektorn kommer att ha en distinkt banderoll, och medlemmar av allmänheten uppmuntras att ta bilder av det och lägga upp dem på sociala medier.
När ICARUS-detektorn har levererats till Fermilab, den kommer att installeras i en nyligen färdigbyggd byggnad och fyllas med 760 ton ren flytande argon för att starta sökandet efter sterila neutriner.
ICARUS-experimentet är ett utmärkt exempel på partikelfysikens internationella karaktär och det ömsesidigt fördelaktiga samarbete som finns mellan världens fysiklaboratorier. Detektorn använder flytande-argon-tidsprojektionsteknologi - i huvudsak en metod för att ta en 3D-ögonblicksbild av partiklarna som produceras när en neutrino interagerar med en argonatom - som utvecklades av ICARUS-samarbetet och nu är den teknik som väljs för den internationella Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), som kommer att stå som värd för Fermilab.
"För mer än 25 år sedan, Nobelpristagaren Carlo Rubbia startade en visionär insats med hjälp och resurser från INFN för att använda flytande argon som partikeldetektor, med den visuella kraften hos en bubbelkammare men med hastigheten och effektiviteten hos en elektronisk detektor, sa Fernando Ferroni, ordförande för INFN. "En lång rad steg visade kraften i denna teknik som har valts ut för det gigantiska framtida experimentet DUNE i USA, skala upp 760 ton argon för ICARUS till 70, 000 ton för DUNE. Sålänge, ICARUS kommer att vara kärnan i ett experiment på Fermilab som letar efter den möjliga existensen av en ny typ av neutrino. Långt liv för ICARUS!"
CERN:s bidrag till ICARUS, bringa detektorn i linje med den senaste tekniken, utökar det välrenommerade europeiska laboratoriets deltagande i Fermilabs neutrinoprogram. Det är det första programmet som CERN har bidragit till i USA. Fermilab är navet för USA:s deltagande i CMS-experimentet på CERNs Large Hadron Collider, och partnerskapet mellan laboratorierna har aldrig varit starkare.
ICARUS kommer att vara den största av tre flytande argon-neutrinodetektorer på Fermilab som söker sterila neutrinos. Den minsta, MicroBooNE, är aktiv och har tagit data i mer än ett år, medan den tredje, Neutrino-detektorn med kort baslinje, är under uppbyggnad. De tre detektorerna ska alla vara i drift senast 2019, och de tre samarbetena inkluderar forskare från 45 institutioner i sex länder.
Kunskaper som erhålls genom att använda sviten av tre detektorer kommer att vara viktig i utvecklingen av DUNE-experimentet, som kommer att bli det största neutrinoexperimentet som någonsin konstruerats. Den internationella Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) kommer att leverera en intensiv stråle av neutriner till DUNE, skickar partiklarna 800 miles genom jorden från Fermilab till den stora, milsdjup detektor vid Sanford Underground Research Facility i South Dakota. DUNE kommer att möjliggöra en ny era av precisionsneutrinovetenskap och kan revolutionera vår förståelse av dessa partiklar och deras roll i universum.
Forskning och utveckling av experimentet pågår, med prototyp DUNE-detektorer under uppbyggnad på CERN, och byggandet av LBNF kommer att börja i South Dakota i år. En studie av Anderson Economic Group, LLC, på uppdrag av Fermi Research Alliance LLC, som leder laboratoriet på uppdrag av DOE, förutspår betydande positiva effekter från projektet på ekonomisk produktion och jobb i South Dakota och på andra håll.