Følg ICARUS neutrinodetektorens fantastiske rejse

Den har levet i to forskellige lande, og det er ved at komme til en tredje. Det er den største maskine af sin art, designet til at finde ekstremt undvigende partikler og fortælle os mere om dem. Dens banebrydende teknologi er planen for nogle af de mest avancerede videnskabelige eksperimenter i verden. Og denne sommer, den vil rejse over Atlanterhavet til sit nye hjem (og sin nye mission) ved det amerikanske energiministeriums Fermi National Accelerator Laboratory.

Det hedder ICARUS, og du kan følge dens rejse over land og hav ved hjælp af et interaktivt kort på Fermilabs hjemmeside.

ICARUS-detektoren måler 18 meter (60 fod) lang og vejer 120 tons. Det begyndte sit videnskabelige liv under et bjerg ved det italienske nationale institut for kernefysik (INFN) Gran Sasso National Laboratory i 2010, optagelse af data fra en stråle af partikler kaldet neutrinoer sendt af CERN, Europas førende partikelfysiklaboratorium. Detektoren blev sendt til CERN i 2014, hvor den er blevet opgraderet og istandsat som forberedelse til sin oversøiske vandring.

Da den ankommer til Fermilab, den massive maskine vil tage sin plads som en del af en suite af tre detektorer dedikeret til at søge efter en ny type neutrino ud over de tre, der er blevet fundet. At opdage denne såkaldte "sterile" neutrino, skulle det eksistere, ville omskrive videnskabsmænds billede af universet og de partikler, der udgør det.

"At slå spørgsmålet om, hvorvidt der findes sterile neutrinoer eller ej, er et vigtigt videnskabeligt mål, og ICARUS vil hjælpe os med at opnå det, " sagde Fermilab-direktør Nigel Lockyer. "Men det er også et væsentligt skridt i Fermilabs plan om at være vært for en virkelig international neutrino-facilitet, med hjælp fra vores partnere rundt om i verden."

Først, imidlertid, detektoren skal nå dertil. I næste uge begynder den sin rejse fra CERN i Genève, Schweiz, til en havn i Antwerpen, Belgien. Derfra detektoren, opdelt i to identiske stykker, vil rejse på et skib til Burns Harbor, Indiana, i USA, og derfra bliver kørt med lastbil til Fermilab, et stykke ad gangen. Den fulde rejse forventes at tage omkring seks uger.

Et interaktivt kort på Fermilabs hjemmeside (IcarusTrip.fnal.gov) vil spore ICARUS-detektorens rejse, og Fermilab, CERN og INFN sociale mediekanaler vil dokumentere turen ved hjælp af hashtagget #IcarusTrip. Selve detektoren har et karakteristisk banner, og medlemmer af offentligheden opfordres til at tage billeder af det og lægge dem op på sociale medier.

Når ICARUS-detektoren er leveret til Fermilab, den vil blive installeret i en nyligt færdigbygget bygning og fyldt med 760 tons ren flydende argon for at starte søgningen efter sterile neutrinoer.

ICARUS-eksperimentet er et glimrende eksempel på partikelfysikkens internationale karakter og det gensidigt gavnlige samarbejde, der eksisterer mellem verdens fysiklaboratorier. Detektoren bruger flydende argon tidsprojektionsteknologi - i det væsentlige en metode til at tage et 3-D snapshot af de partikler, der produceres, når en neutrino interagerer med et argonatom - som blev udviklet af ICARUS-samarbejdet og nu er den foretrukne teknologi for det internationale Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), som bliver hostet af Fermilab.

"For mere end 25 år siden, Nobelprisvinderen Carlo Rubbia startede en visionær indsats med hjælp og ressourcer fra INFN for at gøre brug af flydende argon som partikeldetektor, med den visuelle kraft af et boblekammer, men med hastigheden og effektiviteten af ​​en elektronisk detektor, " sagde Fernando Ferroni, formand for INFN. "En lang række trin demonstrerede styrken af ​​denne teknologi, der er blevet valgt til det gigantiske fremtidige eksperiment DUNE i USA, opskalere de 760 tons argon for ICARUS til 70, 000 tons for DUNE. I mellemtiden, ICARUS vil være kernen i et eksperiment hos Fermilab, der leder efter den mulige eksistens af en ny type neutrino. Langt liv til ICARUS!"

CERNs bidrag til ICARUS, bringe detektoren i overensstemmelse med den nyeste teknologi, udvider det anerkendte europæiske laboratoriums deltagelse i Fermilabs neutrinoprogram. Det er det første sådan program, CERN har bidraget til i USA. Fermilab er omdrejningspunktet for amerikansk deltagelse i CMS-eksperimentet på CERNs Large Hadron Collider, og partnerskabet mellem laboratorierne har aldrig været stærkere.

ICARUS vil være den største af tre flydende-argon neutrino-detektorer hos Fermilab, der søger sterile neutrinoer. Den mindste, MicroBooNE, er aktiv og har taget data i mere end et år, mens den tredje, kort-baseline-neutrinodetektoren, er under opbygning. De tre detektorer skulle alle være operationelle i 2019, og de tre samarbejder omfatter forskere fra 45 institutioner i seks lande.

Viden opnået ved at betjene pakken med tre detektorer vil være vigtig i udviklingen af ​​DUNE-eksperimentet, som vil være det største neutrino-eksperiment, der nogensinde er konstrueret. Den internationale Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF) vil levere en intens stråle af neutrinoer til DUNE, sender partiklerne 800 miles gennem Jorden fra Fermilab til det store, mile-dyb detektor ved Sanford Underground Research Facility i South Dakota. DUNE vil muliggøre en ny æra af præcisionsneutrinovidenskab og kan revolutionere vores forståelse af disse partikler og deres rolle i universet.

Forskning og udvikling af eksperimentet er i gang, med prototype DUNE-detektorer under konstruktion hos CERN, og byggeriet på LBNF skal begynde i South Dakota i år. En undersøgelse foretaget af Anderson Economic Group, LLC, bestilt af Fermi Research Alliance LLC, som leder laboratoriet på vegne af DOE, forudser en betydelig positiv indvirkning fra projektet på økonomisk output og job i South Dakota og andre steder.