De flesta av de återstående komponenterna som behövs för att helt montera ett underjordiskt experiment med mörk materia-sökning som heter LUX-ZEPLIN (LZ) anlände till projektets South Dakota-hem under en leveransrusning i juni.

När den är klar, LZ blir den största, mest känsliga amerikanska experiment som ännu är utformat för att direkt upptäcka partiklar av mörk materia. Forskare runt om i världen har försökt i decennier att lösa mysteriet med mörk materia, som utgör cirka 85 procent av all materia i universum även om vi hittills bara har upptäckt det indirekt genom observerade gravitationseffekter.

Huvuddelen av de digitala komponenterna för LZ:s elektroniksystem, som är utformad för att överföra och spela in signaler från ständigt små partikelinteraktioner i LZ:s kärndetektorkärl, var bland de nyanlända vid Sanford Underground Research Facility (SURF). SURFA, platsen för en tidigare guldgruva som nu ägnas åt ett brett spektrum av vetenskaplig forskning, var också hem för ett föregångarsökningsexperiment som heter LUX.

En sista uppsättning tätt passande akrylkärl, som kommer att fyllas med en speciell vätska utformad för att identifiera falska mörka materiesignaler i LZ:s inre detektor, anlände också till SURF i juni.

Också, de två sista av fyra intrikat vävda trådnät som är väsentliga för att upprätthålla ett konstant elektriskt fält och extrahera signaler från experimentets inre detektor, även kallad tidsprojektionskammaren, anlände i juni (se relaterad artikel).

"LZ nådde stora milstolpar i juni. Det var den mest hektiska månaden för att leverera saker till SURF - det var toppen, "sade LZ -projektdirektören Murdock Gilchriese vid Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab). Berkeley Lab är den ledande institutionen för LZ -projektet, som stöds av ett internationellt samarbete som har cirka 37 deltagande institutioner och cirka 250 forskare och teknisk support besättningsmedlemmar.

"Några månader från nu kommer all action på LZ att vara på SURF - vi börjar redan närma oss allting där, "Sa Gilchriese.

Mike Headley, verkställande direktör på SURF, sa, "Vi har förberett kollektivt för dessa leveranser under en tid och allt har gått väldigt bra. Det har varit spännande att se hur försöksmonteringsarbetet fortskrider och vi ser fram emot att sänka den monterade detektorn en mil under jorden för installation."

Alla dessa komponenter kommer att transporteras ner i ett axel och installeras i en nästan mildjup forskningshål. Berget ovanför ger en naturlig sköld mot mycket av det ständiga bombardemanget av partiklar som regnar ner på planetens yta som producerar oönskat "buller".

LZ -komponenter har också noggrant testats och valts ut för att säkerställa att materialen de är tillverkade av inte själva stör partikelsignaler som forskare försöker reta ut.

LZ är särskilt fokuserat på att hitta en typ av teoretisk partikel som kallas en svagt interagerande massiv partikel eller WIMP genom att utlösa en unik sekvens av ljus och elektriska signaler i en tank fylld med 10 ton högrenat flytande xenon, som är bland jordens sällsynta element. Egenskaperna för xenonatomer gör att de kan producera ljus i vissa partikelinteraktioner.

Bevis på partiklar av mörk materia skulle i grunden förändra vår förståelse av universums sammansättning, eftersom vår nuvarande standardmodell för fysik inte redogör för deras existens.

Monteringen av vätskexenontidsprojektionskammaren för LZ är nu cirka 80 procent klar, Sa Gilchriese. När den är färdigmonterad senare denna månad kommer den inre detektorn att innehålla cirka 500 fotomultiplikatorrör. Rören är utformade för att förstärka och överföra signaler som produceras i kammaren.

En gång monterad, tidsprojektionskammaren kommer att sänkas försiktigt till ett anpassat titankärl redan vid SURF. Innan den fylls med xenon, denna kammare kommer att sänkas till ett djup av cirka 4, 850 fot. Den kommer att bäras i en ram som är speciellt utformad för att minimera vibrationer, och flöt sedan in i den experimentella grottan över en tillfälligt monterad metallbana på luftpumpade puckar som kallas luftskridskor.

Till sist, det kommer att sänkas ned i ett större yttre titankärl, redan under jorden, för att bilda den sista vakuumisolerade kryostaten som behövs för att rymma xenon.

Den där långa resan, planeras i september, kommer att vara en nagelbitande upplevelse för hela projektteamet, noterade Berkeley Labs Simon Fiorucci, LZ biträdande projektledare.

"Det kommer säkert att vara det mest stressande - det här är det som verkligen inte kan misslyckas. När vi är klara med det här, mycket av vår risk försvinner och mycket av vår planering blir lättare, " han sa, lägga till, "Detta kommer att vara den största milstolpen som finns kvar förutom att ha flytande xenon i detektorn."

Projektbesättningar kommer snart att börja testa xenoncirkulationssystemet, redan installerat under jorden, som kontinuerligt kommer att cirkulera xenon genom den inre detektorn, rena den ytterligare, och göra om det igen. Fiorucci sa att forskare kommer att använda cirka 250 kilo xenon för dessa tidiga tester.

Arbetet närmar sig också slutförandet av LZ:s kryogena kylsystem som krävs för att omvandla xenongas till dess flytande form.

LZ digital elektronik, som slutligen kommer att ansluta till matriserna för fotomultiplikatorrör och möjliggöra avläsning av signaler från partikelinteraktioner, designades, tagit fram, levererat, och installerades av University of Rochester forskare och teknisk personal vid SURF i juni.

"All vår elektronik har utformats speciellt för LZ med målet att maximera vår känslighet för de minsta möjliga signalerna, "sa Frank Wolfs, en professor i fysik och astronomi vid University of Rochester som övervakar universitetets insatser.

Han noterade att mer än 28 miles koaxialkabel kommer att ansluta fotomultiplikatorrören och deras förstärkande elektronik - som genomgår tester vid UC Davis - till digitaliseringselektroniken. "Den framgångsrika installationen av digital elektronik och online -nätverket och datorinfrastrukturen i juni gör oss ivriga att se de första signalerna komma från LZ, "Tillade Wolfs.

Även i juni, LZ-deltagare utövade höghastighetsdataanslutningar från experimentplatsen till ytnivån vid SURF och sedan till Berkeley Lab. Data som samlas in av detektorernas elektronik kommer i slutändan att överföras till LZ:s primära datacenter, National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) på Berkeley Lab via Energy Sciences Network (ESnet), ett höghastighets rikstäckande datanätverk baserat på Berkeley Lab.

Produktionen av de anpassade akryltankarna (se relaterad artikel), som kommer att innehålla en vätska som kallas en vätskescintillator, övervakades av LZ -deltagare vid University of California, Santa Barbara.

"De fem senaste stridsvagnarna, levereras i juni, tillverkades med en ny akrylformningsprocess för att passa nära kryostatkärlet, "sa Harry Nelson, professor i fysik vid UC Santa Barbara.

"Partnerskapet mellan LZ och SURF är enormt, vilket framgår av framgångarna med monteringsarbetet hittills, "Headley sa." Vi är stolta över att vara en del av LZ-teamet och vara värd för detta världsledande experiment i South Dakota. "