När covid-19-utbrottet tog fäste i Italien, forskare som arbetade på ett kärnfysikexperiment kallat CUORE vid ett underjordiskt laboratorium i centrala Italien kämpade för att hålla det ultrakänsliga experimentet igång och lanserade nya verktyg och regler för fjärroperationer.

Detta Cryogenic Underground Observatory for Rare Events-experiment – ​​designat för att hitta en aldrig tidigare skådad process som involverar spöklika partiklar som kallas neutrinos, att förklara varför materia vann över antimateria i vårt universum, och att även jaga efter tecken på mystisk mörk materia – fortsätter med sin datatagning oavbruten medan vissa andra projekt och experiment runt om i världen har lagts på is.

Att hitta bevis för dessa sällsynta processer kräver långa perioder av datainsamling – och mycket tålamod. CUORE har samlat in data sedan maj 2017, och efter uppgraderingsinsatser under 2018 och 2019 har experimentet pågått kontinuerligt.

Innan pandemin slog till fanns det redan verktyg på plats som stabiliserade den extrema kylningen som krävdes för CUOREs detektorer och gav en del fjärrkontroller och övervakning av CUORE-system, noterade Yury Kolomensky, senior fakultetsforskare vid det amerikanska energidepartementets Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) och USA:s talesperson för CUORE.

Den snabba globala spridningen av sjukdomen, och relaterade restriktioner för tillgång till CUORE-experimentet vid Gran Sasso National Laboratory (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, eller LNGS, drivs av det italienska kärnfysikinstitutet, INFN) i centrala Italien, fick CUOREs ledning och forskare – som arbetar på tre kontinenter – att agera snabbt för att öka fjärrkontrollerna för att förbereda sig för en längre period med endast begränsad tillgång till experimentet.

Bara dagar innan de nya restriktionerna trädde i kraft på Gran Sasso, CUORE:s ledning fattade den 4 mars beslutet att snabbt distribuera ett nytt fjärrsystem och att utarbeta detaljerna för hur man bäst underhåller experimentet med begränsad bemanning och med forskare som övervakar i olika tidszoner. Det nya systemet var fullt i drift ungefär en vecka senare, och forskare vid Berkeley Lab spelade en roll i utbyggnaden.

"Vi planerade redan att gå över till fjärrskifte, varvid en forskare vid en heminstitution skulle övervaka systemen i realtid, svara på larm, och ringa personal på plats och jourhavande om en akut intervention behövs, " Kolomensky sa, lägga till, "Vi satte igång systemet vid tidpunkten för utbrottet."

Brad Welliver, en postdoktor, fungerade som Berkeley Labs ledande utvecklare för det nya fjärrövervakningssystemet, och Berkeley Labs personalforskare Brian Fujikawa var den övergripande projektledaren för de förbättrade fjärrkontrollerna, gemensamt känd som CORC, för CUORE Online/Offline Run Check.

Fujikawa testade kontroller för att starta och stoppa datainsamlingsprocessen, och utförde även andra elektroniktester för experimentet från sitt hem i San Francisco Bay Area.

Han noterade att systemet är programmerat att skicka e-post och röstlarm till den utsedda CUORE-forskaren på skiftet om något är fel med något CUORE-system. "Detta larmsystem är särskilt viktigt när man använder CUORE på distans, " han sa, eftersom i vissa fall kan arbetare på plats behöva besöka experimentet omgående för att utföra reparationer eller annat nödvändigt arbete.

Utveckling av så kallade "långsamma kontroller, " som tillåter forskare att övervaka och kontrollera CUORE-utrustning som pumpar och sensorer, leddes av Joe Johnston vid Massachusetts Institute of Technology.

"Nu kan vi utföra de flesta operationerna från 6, 000 mil bort, " sa Kolomensky.

Och många deltagare i samarbetet fortsätter att spela meningsfulla roller i experimentet från sina hem, från att analysera data och skriva papper till att delta i långsiktig planering och distansmöten.

Trots åtkomstbegränsningar på Gran Sasso, experiment är fortfarande tillgängliga för nödvändigt arbete och kontroller. Laboratoriet förblir öppet på ett begränsat sätt, och dess personal underhåller fortfarande alla nödvändiga tjänster och utrustning, från skyttlar till datortjänster.

Laura Marini, en postdoktor vid UC Berkeley som fungerar som koordinator för CUORE och som nu bor nära Gran Sasso, är bland en handfull CUORE-forskare som fortfarande rutinmässigt besöker labbplatsen.

"Som löpkoordinator, Jag måste se till att experimentet fungerar bra och att datakvaliteten är bra, " sa hon. "Innan pandemin spred sig, Jag gick under jorden kanske inte varje dag, men åtminstone några gånger i veckan." det kan vara ungefär en gång varannan vecka.

Ibland är hon där för att utföra enkla korrigeringar, som en fast dator som måste startas om, Hon sa. Nu, förutom den nödvändiga hjälm och tunga skor, Marini – som så många andra runt om i världen som fortsätter att arbeta – måste bära en mask och handskar för att skydda sig mot spridningen av COVID-19.

Den enkla handlingen att köra in på labbplatsen kan vara komplicerad, för, Hon sa. "Häromdagen, Jag var tvungen att gå under jorden och polisen stoppade mig. Så jag var tvungen att fylla i ett papper för att förklara varför jag gick under jorden, det faktum att det behövdes, och att jag inte bara vandrade runt med bil, " sa hon. Restriktioner i Italien förhindrar de flesta typer av resor.

CUORE-forskare noterar att de har tur att experimentet redan var i ett tillstånd av stadig datainsamling när pandemin slog till. "Det finns inget behov av kontinuerlig intervention, " Sa Marini. "Vi kan göra de flesta av våra kontroller med fjärrkontroll."

Hon sa att hon är tacksam över att vara en del av ett internationellt team som har "arbetat tillsammans på ett gemensamt mål och fortsätter att göra det" trots dagens utmaningar.

Kolomensky noterade att en del av det regelbundna underhållet och uppgraderingarna som planeras för CUORE kommer att skjutas upp som ett resultat av begränsningarna för skydd på plats, även om det också verkar finnas en udda fördel med den minskade aktiviteten på Gran Sasso-anläggningen. "Vi ser en total minskning av detektorljudet, vilket vi tillskriver en betydligt lägre aktivitetsnivå vid underjordiska labbet och mindre trafik i motorvägstunneln, " sa han. Forskare arbetar för att verifiera detta.

CUORE hade redan system på plats för att individuellt och på distans övervaka datatagningen av var och en av experimentets 988 detektorer. Benjamin Schmidt, en postdoktoral forskare från Berkeley Lab, hade till och med utvecklat mjukvara som automatiskt flaggar perioder av "bullrig" eller dålig datatagning fångad av CUOREs uppsättning av detektorer.

Kolomensky noterade att arbetet med CORC-fjärrverktygen fortsätter. "I takt med att vi har fått mer erfarenhet och upptäckt problem, förbättringar och buggfixar har implementerats, och dessa ansträngningar pågår fortfarande, " han sa.