Besättningar som arbetar med det största amerikanska experimentet för att direkt upptäcka mörk materia slutförde en stor milstolpe förra månaden, och vänder nu blicken mot start efter att ha upplevt några förseningar på grund av globala pandemiska försiktighetsåtgärder.

US Department of Energy-tjänstemän den 21 september undertecknade formellt projektets slutförande för LUX-ZEPLIN, eller LZ:ett ultrakänsligt experiment som kommer att använda 10 ton flytande xenon för att jaga signaler om interaktioner med teoretiserade partiklar i mörk materia som kallas WIMP, eller svagt interagerande massiva partiklar. DOE:s milstolpe för projektgenomförande kallas Critical Decision 4, eller CD-4.

Mörk materia utgör uppskattningsvis 85 procent av all materia i universum. Vi vet att det är där på grund av dess observerade gravitationseffekter på normal materia, men vi vet ännu inte vad det är. LZ är utformat för att upptäcka de två ljusblixtar som uppstår om en WIMP interagerar med kärnan i en xenonatom.

"Vi avslutar idrifttagningen av detektorn - testfasen - och kommer att titta på LZ -data nästa år, "sa Simon Fiorucci, LZ operationschef och fysiker vid DOE:s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), som är den ledande institutionen för LZ -samarbetet.

LZ är installerat nästan en mil under marken vid Sanford Underground Research Facility (Sanford Lab) i Lead, South Dakota. Dess djup ger naturlig skydd mot den konstanta duschen av kosmiska strålar på jordens yta, som är en källa till "buller" i bakgrundspartiklar som kan dränka WIMP -interaktionssignalerna som forskare letar efter. LZ är också byggt av komponenter som har valts individuellt och testats för att ha låg naturligt förekommande strålning som också kan försvåra sökningen.

Mike Headley, verkställande direktör för Sanford Lab, sa, "Hela Sanford Lab -teamet gratulerar LZ -samarbetet till att nå denna stora milstolpe. LZ -teamet har varit en underbar partner och vi är stolta över att kunna ta emot dem på Sanford Lab. Vi ser fram emot LZ -datainsamling nästa år."

Svaret på COVID-19-pandemin ledde till att Sanford Lab minskade sin verksamhet till endast de som ansågs nödvändiga den 25 mars, och webbplatsen började en övergång tillbaka till ökad verksamhet den 6 maj. Berkeley Lab och andra institutioner i LZ -samarbetet hade också minskat sin verksamhet som svar på coronaviruset. Sanford Lab, och LZ -projektarbetare, hade turen att snabbt kunna återuppta arbetet, Fiorucci noterade.

Han noterade att xenonrenande aktiviteter vid SLAC National Accelerator Laboratory hade tillfälligt försenats på grund av COVID-19-relaterade minskningar. Xenon renat vid SLAC kommer att skickas till Sanford Lab och omvandlas till flytande xenon för LZ -experimentet.

"Vi har gjort anständiga framsteg trots alla dessa komplikationer, "sa han." Vi hade lyckats behålla en personalstyrka på Sanford Lab och på SLAC, och att hålla saker igång åtminstone med 80 procents hastighet. I juni var vi tillbaka i nominell hastighet, och har varit tillbaka i det läget sedan. "

Ändå, Riskerna med covid-19 kvarstår, och Fiorucci noterade att arbetare fortsätter att följa säkerhetsprotokoll för att minska dessa risker. Under denna idrifttagningsfas det finns cirka 15-20 LZ-arbetare uppdelade i två skift på Sanford Lab, Fiorucci sa, och han förväntar sig att den personalnivån kommer att hålla sig i slutet av detta år.

Nu när CD-4 har uppnåtts, Fiorucci sa att det är spännande att ha mållinjen i sikte.

"Vi får mycket mindre teknik - och mycket mer vetenskap - i mixen, "sa han." Det är verkligen spännande och spännande. "Han noterade att medlemmar i samarbetet har varit i denna position tidigare:LZ:s föregångare, LUX -experimentet, installerades och drivs också i samma underjordiska forskningsgrotta vid Sanford Lab.

Men den här gången är det annorlunda.

"Vi har säkert gjort det här förut, men aldrig i den här skalan, "sa han. LUX använde ungefär en tredjedel av ett ton flytande xenon, medan LZ kommer att ha 10 ton flytande xenon och kommer att vara cirka 100 gånger mer känslig för partikelinteraktioner mellan mörk materia.

"Vi går in i det okända nu."