Аргон может раскрыть секреты темной материи Вселенной
Месторождение почти чистого аргона, оставшееся нетронутым с момента образования Земли, вот-вот поможет физикам лучше понять Вселенную.
Объект проекта Урания на юго-западе Колорадо будет расположен рядом с существующей буровой площадкой для добычи природного газа. На объекте разместится перерабатывающий завод, который был спроектирован специально для этого проекта и построен на Сардинии, Италия, а затем отправлен в Колорадо. Предоставлено: Университет Хьюстона.
Проект «Урания», возглавляемый Эндрю Реншоу, адъюнкт-профессором физики Университета Хьюстона в Колледже естественных наук и математики, будет контролировать монтаж и ввод в эксплуатацию сооружения промышленного масштаба на юго-западе Колорадо. В то же время на Сардинии, Италия, исследователи спроектируют и построят специализированный перерабатывающий завод, который будет отправлен в Колорадо.
Внутри комбинированного объекта — завода по переработке, построенного в Италии, и внешней конструкции, построенной на месте в рамках проекта «Урания» (названного в честь греческой музы астрономии) — аргон будет извлекаться, очищаться и отправляться в Laboratorio Nazionale Gran Sasso (LNGS) в Италии. Там он будет использоваться для поиска ответов на некоторые из самых больших загадок, которые представляет вселенная.
Но прежде чем команда сможет заглянуть вовне среди звезд, они сначала должны проникнуть глубоко внутрь Земли.
Чтобы быть точным: они должны следить за добычей и переработкой газообразного аргона, обнаруженного на юго-западном участке бурения природного газа в Колорадо, которым управляет Kinder Morgan, буровая и трубопроводная компания из Хьюстона.
«Наш объект будет существовать как побочная функция завода Kinder Morgan в Doe Canyon, который уже извлекает CO 2 ( двуокись углерода ) из мантии Земли в рамках добычи природного газа», — сказал Реншоу.
«В этом потоке CO 2 , поступающем из глубоких подземных скважин Киндер-Морган, содержится небольшое количество низкорадиоактивного аргона, который становится побочным продуктом при производстве природного газа, но является инструментом, который мы можем использовать. — Радиоактивный аргон может быть важным преимуществом в наших исследованиях, так как это очень хороший элемент для использования внутри низкофонового детектора частиц».
В конце концов, аргон отделяется от углекислого газа на площадке Kinder Morgan, а затем отправляется в баллонах высокого давления, специально разработанных для этого проекта, на Сардинию, где он проходит дальнейшую обработку и, наконец, отправляется в LNGS для введения в подземный детектор, называемый DarkSide‑20k.
«После того, как аргон будет сжижен, его можно будет использовать на исследовательской площадке LNGS для обнаружения частиц в зависимости от того, как они взаимодействуют с жидким аргоном», — сказал Реншоу. Благодаря этим исследованиям команда надеется собрать воедино доказательства существования темной материи во Вселенной и получить возможность обнаруживать нейтрино из астрофизических источников.
Аргон (сокращенно Ar) - бесцветный, без запаха, без вкуса - указан в крайнем правом углу периодической таблицы вместе с другими пятью «благородными газами» (что означает, что они инертны или почти химически неактивны). Будучи одним из самых распространенных элементов на Земле, аргон встречается почти везде. Ученые могут легко добывать его из атмосферы.
Так почему же этот конкретный аргон в Колорадо так важен для проекта Урания и эксперимента DarkSide‑20k в Италии?
«Потому что это почти 100% аргон-40, который был защищен глубоко под землей с момента образования Земли», — объяснил Реншоу.
«В течение того же промежутка времени аргон атмосферы постоянно бомбардируется космическими лучами , нагружая его аргоном-39, который затем распадается посредством бета-излучения и может затуманить сигналы детектора частиц DarkSide-20k. Это означает, что аргон, извлеченный из глубоко под землей в Колорадо позволит заполнить DarkSide‑20k почти 100% чистым аргоном-40, что значительно снизит общую фоновую скорость детектора и позволит провести множество исследований чувствительности».
То, что исследователи надеются обнаружить с помощью детектора частиц DarkSide‑20k (ожидается, что оно будет работать в течение десяти лет, начиная с 2025 года), — это признаки темной материи во Вселенной — что это такое, как она ведет себя и почему существует. Другими словами, они надеются пролить свет на одну из самых темных тайн космоса.
