Urania-projektets anläggning i sydvästra Colorado kommer att ligga bredvid en befintlig naturgasborrplats. Anläggningen kommer att inrymma en bearbetningsanläggning som har designats specifikt för detta projekt och byggd på Sardinien, Italien, för att sedan skickas till platsen i Colorado. Kredit:University of Houston
En fyndighet av nästan ren argon lämnas ostörd sedan jordens bildning är på väg att hjälpa fysiker att förstå mer om universum.
Urania-projektet, som leds av Andrew Renshaw, University of Houston docent i fysik vid College of Natural Sciences and Mathematics, kommer att övervaka installation och driftsättning av en struktur i industriell skala i sydvästra Colorado. Samtidigt på Sardinien, Italien, kommer forskare att designa och bygga en specialiserad bearbetningsanläggning som kommer att fraktas till Colorado.
Inuti den kombinerade anläggningen – bearbetningsanläggningen byggd i Italien och yttre struktur byggd på plats av Urania-projektet (uppkallad efter den grekiska astronomimusen) – kommer argon att utvinnas, renas och transporteras till Laboratorio Nazionale Gran Sasso (LNGS) i Italien. Där kommer den att användas i sökandet efter svar på några av de största pussel universum presenterar.
Men innan laget kan titta utåt bland stjärnorna måste de först nå djupt in i jorden.
För att vara exakt:De måste se till att utvinna och bearbeta argongas som hittas på en naturgasborrplats i sydvästra Colorado som drivs av Kinder Morgan, ett Houston-baserat borr- och rörledningsföretag.
"Vår anläggning kommer att finnas som en sidofunktion till Kinder Morgans Doe Canyon-anläggning, som redan drar CO2 (koldioxid) från jordens mantel som en del av dess naturgasbrytning," sa Renshaw.
"Innehålls i denna CO2 ström som kommer från dessa djupa underjordiska Kinder Morgan-brunnar är en liten mängd lågradioaktivt argon, som blir en biprodukt i deras produktion av naturgas men är ett verktyg som vi kan använda. Detta är intressant eftersom argon med låg radioaktivitet kan vara en stor tillgång för vår forskning, eftersom det är ett mycket trevligt element att använda inuti en partikeldetektor med låg bakgrund."
I slutändan separeras argon från koldioxiden på Kinder Morgans anläggning, och skickas sedan i högtryckscylindrar speciellt utformade för detta projekt, till Sardinien, där det kommer att bearbetas ytterligare och sedan till slut skickas till LNGS för införande i den underjordiska detektorn, kallad DarkSide-20k.
"När argon är flytande kan det användas på LNGS-forskningsplatsen för att upptäcka partiklar enligt hur de interagerar med flytande argon," sa Renshaw. Genom dessa studier hoppas teamet få ihop bevis på universums mörka materia och få förmågan att upptäcka neutriner från astrofysiska källor.
Argon (förkortat Ar) - färglös, luktlös, smaklös - är listad längst till höger i det periodiska systemet med de andra fem "ädelgaserna" (vilket betyder att de är inerta eller nästan kemiskt oreaktiva). Argon är ett av jordens vanligaste grundämnen och finns nästan överallt. Forskare kan lätt skörda det från atmosfären.
So why is this specific argon in Colorado so important to the Urania project and the DarkSide‑20k experiment in Italy?
"Because it is almost 100% argon-40, having been protected deep underground since the formation of the Earth," Renshaw explained.
"During the same span of time, the atmosphere's argon has been constantly bombarded by cosmic rays, loading it with argon-39, which then decays via beta emission and can cloud the DarkSide‑20k particle detector's signals. This means that the argon extracted from deep underground in Colorado will allow DarkSide‑20k to be filled with almost 100% pure argon-40, greatly reducing the overall background rate of the detector and allowing for many sensitivity studies to be done."
What the researchers hope to reveal with the DarkSide‑20k particle detector (expected to be in operation for a decade, starting in 2025), are signs of dark matter in the universe—what it is, how it behaves and why it exists. In other words, they hope to bring light to one of the darkest mysteries of the cosmos. + Utforska vidare
