CERN deltar i ett projekt, kallas ARIA, för byggandet av ett 350 meter högt destillationstorn som kommer att användas för att rena flytande argon (LAr) för vetenskapliga och, i en andra fas, medicinsk användning.

Det fulla tornet, består av 28 identiska moduler plus en topp (kondensor) och en botten (återkokare) specialmodul, kommer att installeras i en nedlagd gruvplats på Sardinien, Italien. Projektet leds av det italienska nationella institutet för kärnfysik (INFN) och initierades för att tillföra renast möjliga argon till det internationella mörkmaterieexperimentet DarkSide vid INFN:s Gran Sasso National Laboratories.

DarkSide är en tvåfas flytande-argon-tidsprojektionskammare som syftar till att detektera eventuell passage av en mörk materia-partikel i form av en Weakly Interacting Massive Particle (WIMP) när den träffar argonkärnorna som finns i detektorn. Eftersom denna WIMP-kärninteraktion förutspås vara extremt sällsynt, detektorn får endast innehålla renast möjliga argon, för att inte av misstag producera en falsk signal.

ARIA har designats för att producera denna extra rena argon. Atmosfäriskt argon innehåller många "föroreningar" som vatten, syre, krypton och argon-39, en isotop av argon, som alla är källor till oönskade signaler. Argon från underjordiska källor är redan utarmat från argon-39 isotopen med en faktor på 1400, men detta är fortfarande inte tillräckligt för forskning om mörk materia. ARIA är designad för att rena underjordisk argon med ytterligare en faktor 100, lämnar bara den radiostabila argon-40 isotopen, genom att utnyttja en mycket enkel fysikalisk princip:de två isotoperna har olika flyktighet, vilket innebär att argon-39 kommer att förångas snabbare än argon-40 eftersom det har en nukleon mindre i sin kärna.

Argongasen injiceras i toppen av kolonnen, där kondensorn omvandlar den till flytande argon. Det flytande argonet börjar falla genom en serie filter fördelade längs kolonnen, där den successivt renas. På botten, pannan omvandlar flytande argon tillbaka till gas och genom en serie av rör förs den tillbaka till kondensorn, där processen börjar igen. Eftersom destillationen sker vid kryogena temperaturer, hela processen sker i en vakuumisolerad kryostat.

ARIAs moduler byggs på Polaris, ett företag i utkanten av Milano, Italien. Modulerna förs sedan till CERN, var, en och en, de läcktestas av vakuumet, Ytor och beläggningar (VSC) grupp vid Teknikavdelningen. På fredag, 24 november, de övre och nedre modulerna plus en standardmodul togs till byggnad 180 och radades upp för att exakt kontrollera deras inriktning, geometri och sammankopplingsgränssnitt, innan svetsning. Efter det här, de tre modulerna kommer att tas till Sardinien, där de kommer att monteras vertikalt, till en början ovan jord, att börja arbeta och att testa deras funktionalitet innan den kompletta kolonnen monteras i gruvschaktet.

ARIA förväntas vara färdigmonterad i slutet av 2018 och starta sin verksamhet under 2019. När tekniken väl har bevisats, många andra luftkomponenter, såsom oxygen-18, kväve-15 och kol-13, kan destilleras genom att tillämpa samma process. Dessa element har viktiga tillämpningar inom många forsknings- och teknikområden, inklusive diagnostiska tekniker för att upptäcka cancer.