CUORE underjordiske eksperiment i Italien fortsætter trods pandemi

Da COVID-19-udbruddet tog fat i Italien, forskere, der arbejder på et atomfysisk eksperiment kaldet CUORE på et underjordisk laboratorium i det centrale Italien, krypterede for at holde det ultrafølsomme eksperiment kørende og lancere nye værktøjer og regler for fjernoperationer.

Dette kryogene underjordiske observatorium for sjældne hændelser eksperiment-designet til at finde en aldrig før set proces, der involverer spøgelsesagtige partikler kendt som neutrinoer, at forklare, hvorfor materie vandt over antimateriale i vores univers, og også at jage efter tegn på mystisk mørkt stof-fortsætter med at tage data uafbrudt, mens nogle andre projekter og eksperimenter rundt om i verden er sat på vent.

At finde beviser for disse sjældne processer kræver lang tids dataindsamling - og meget tålmodighed. CUORE har indsamlet data siden maj 2017, og efter opgraderingsindsatsen i 2018 og 2019 har eksperimentet kørt kontinuerligt.

Inden pandemien ramte, var der allerede værktøjer på plads, der stabiliserede den ekstreme køling, der kræves til CUORE's detektorer og leverede nogle fjernbetjeninger og overvågning af CUORE -systemer, bemærkede Yury Kolomensky, senior fakultetsforsker ved U.S. Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) og den amerikanske talsmand for CUORE.

Den hurtige globale spredning af sygdommen, og relaterede begrænsninger for adgang til CUORE -eksperimentet på Gran Sasso National Laboratory (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, eller LNGS, drives af det italienske atomfysiske institut, INFN) i det centrale Italien, fik CUORE -ledelse og forskere - der arbejder på tre kontinenter - til at handle hurtigt for at øge fjernbetjeningerne for at forberede en længere periode med kun begrænset adgang til eksperimentet.

Bare få dage før de nye restriktioner trådte i kraft på Gran Sasso, CUORE -ledelse den 4. marts tog beslutningen om hurtigt at implementere et nyt fjernsystem og at udarbejde detaljerne om, hvordan man bedst vedligeholder eksperimentet med begrænset personale og med forskere, der overvåger i forskellige tidszoner. Det nye system var fuldt operationelt cirka en uge senere, og forskere ved Berkeley Lab spillede en rolle i udrulningen.

"Vi planlagde allerede at gå over til fjernt skift, hvorved en videnskabsmand ved en hjemmeinstitution ville overvåge systemerne i realtid, reagere på alarmer, og tilkalde personale på stedet og tilkaldepersonale, hvis der er behov for en nødhjælp, "Kolomensky sagde, tilføjer, "Vi idriftsatte systemet på tidspunktet for udbruddet."

Brad Welliver, en postdoktor, fungerede som Berkeley Labs hovedudvikler for det nye fjernovervågningssystem, og Berkeley Labs videnskabsmand Brian Fujikawa var den overordnede projektleder for de forbedrede fjernbetjeninger, samlet kendt som CORC, til CUORE Online/Offline Run Check.

Fujikawa testede kontroller til start og stop af dataindsamlingsprocessen, og udførte også anden elektroniktest til eksperimentet fra sit hjem i San Francisco Bay Area.

Han bemærkede, at systemet er programmeret til at sende e-mail og stemmealarmer til den udpegede CUORE-forsker på vagt, hvis der er noget galt med et CUORE-system. "Dette alarmsystem er særligt vigtigt ved fjernbetjening CUORE, " han sagde, som i nogle tilfælde kan medarbejdere på stedet muligvis besøge eksperimentet straks for at udføre reparationer eller andet nødvendigt arbejde.

Udvikling af såkaldte "langsomme kontroller, "som gør det muligt for forskere at overvåge og kontrollere CUORE -udstyr såsom pumper og sensorer, blev ledet af Joe Johnston ved Massachusetts Institute of Technology.

"Nu kan vi udføre de fleste operationer fra 6, 000 miles væk, "Sagde Kolomensky.

Og mange deltagere på tværs af samarbejdet spiller fortsat meningsfulde roller i eksperimentet fra deres hjem, fra at analysere data og skrive papirer til at deltage i langsigtet planlægning og fjernmøder.

På trods af adgangsbegrænsninger på Gran Sasso, eksperimenter er stadig tilgængelige for nødvendigt arbejde og kontrol. Laboratoriet er åbent på en begrænset måde, og dets personale vedligeholder stadig alle de nødvendige tjenester og udstyr, fra shuttles til computertjenester.

Laura Marini, en postdoktor ved UC Berkeley, der fungerer som løbskoordinator for CUORE og nu bor i nærheden af ​​Gran Sasso, er blandt en håndfuld CUORE -forskere, der stadig rutinemæssigt besøger laboratoriet.

"Som løbskoordinator, Jeg skal sørge for, at eksperimentet fungerer fint, og datakvaliteten er god, "sagde hun." Inden pandemien bredte sig, Jeg gik under jorden, måske ikke hver dag, men mindst et par gange om ugen. ”Nu, det kan være cirka en gang hver anden uge.

Nogle gange er hun der for at udføre enkle rettelser, som en fast computer, der skal genstartes, hun sagde. Nu, ud over den nødvendige hårde hat og tunge sko, Marini-som så mange andre rundt om i verden, der fortsætter med at arbejde-skal bære en maske og handsker for at beskytte sig mod spredningen af ​​COVID-19.

Den enkle handling at køre ind på laboratoriet kan være kompliceret, også, hun sagde. "Den anden dag, Jeg var nødt til at gå under jorden, og politiet stoppede mig. Så jeg var nødt til at udfylde et papir for at erklære, hvorfor jeg gik under jorden, det var nødvendigt, og at jeg ikke bare vandrede rundt i bil, "sagde hun. Begrænsninger i Italien forhindrer de fleste former for rejser.

CUORE-forskere bemærker, at de er heldige, at eksperimentet allerede var i en tilstand af stabil datatagning, da pandemien ramte. "Der er ikke behov for kontinuerlig intervention, "Sagde Marini." Vi kan foretage de fleste af vores kontroller via fjernbetjening. "

Hun sagde, at hun er taknemmelig for at være en del af et internationalt team, der har "arbejdet sammen om et fælles mål og fortsat gør det" på trods af de nuværende udfordringer.

Kolomensky bemærkede, at nogle af de regelmæssige vedligeholdelser og opgraderinger, der er planlagt til CUORE, vil blive udskudt som følge af begrænsninger på læ-stedet, selvom der også ser ud til at være en mærkelig fordel ved den reducerede aktivitet på Gran Sasso -stedet. "Vi ser en samlet reduktion i detektorstøj, som vi tilskriver et betydeligt lavere aktivitetsniveau på det underjordiske laboratorium og mindre trafik i motorvejstunnelen, "sagde han. Forskere arbejder på at kontrollere dette.

CUORE havde allerede systemer på plads til individuelt og eksternt at overvåge datatagning af hver af eksperimentets 988 detektorer. Benjamin Schmidt, en postdoktoral forsker i Berkeley Lab, havde endda udviklet software, der automatisk markerer perioder med "støjende" eller dårlig datatagning fanget af CUOREs række detektorer.

Kolomensky bemærkede, at arbejdet med CORC -fjernværktøjerne fortsætter. "Efterhånden som vi har fået mere erfaring og opdaget problemer, forbedringer og fejlrettelser er blevet implementeret, og disse bestræbelser er stadig i gang, " han sagde.