Toen de COVID-19-uitbraak in Italië uitbrak, Onderzoekers die werkten aan een kernfysisch experiment genaamd CUORE in een ondergronds laboratorium in Midden-Italië, probeerden het ultragevoelige experiment draaiende te houden en nieuwe tools en regels voor operaties op afstand te lanceren.

Dit Cryogenic Underground Observatory for Rare Events-experiment - ontworpen om een ​​nooit eerder vertoond proces te vinden met spookachtige deeltjes die bekend staan ​​als neutrino's, om uit te leggen waarom materie het won van antimaterie in ons universum, en ook op zoek gaan naar tekenen van mysterieuze donkere materie - gaat ononderbroken door met het verzamelen van gegevens, terwijl enkele andere projecten en experimenten over de hele wereld zijn opgeschort.

Het vinden van bewijs voor deze zeldzame processen vereist lange perioden van gegevensverzameling en veel geduld. CUORE verzamelt sinds mei 2017 gegevens, en na upgrade-inspanningen in 2018 en 2019 loopt het experiment continu.

Voordat de pandemie toesloeg, waren er al tools aanwezig die de extreme koeling die nodig was voor de detectoren van CUORE stabiliseerden en voorzagen in enkele afstandsbedieningen en monitoring van CUORE-systemen, merkte Yuri Kolomensky op, senior faculteitswetenschapper van het Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Amerikaanse Department of Energy en de Amerikaanse woordvoerder van CUORE.

De snelle wereldwijde verspreiding van de ziekte, en gerelateerde beperkingen op de toegang tot het CUORE-experiment in het Gran Sasso National Laboratory (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, of LNG, beheerd door het Italiaanse Instituut voor Kernfysica, INFN) in Midden-Italië, zette het leiderschap en de onderzoekers van CUORE - die op drie continenten werken - ertoe aan om snel te handelen om de afstandsbedieningen op te voeren om zich voor te bereiden op een langere periode met slechts beperkte toegang tot het experiment.

Slechts enkele dagen voordat de nieuwe beperkingen in Gran Sasso van kracht werden, De leiding van CUORE nam op 4 maart de beslissing om snel een nieuw systeem op afstand in te zetten en om de details uit te werken over hoe het experiment het beste kan worden onderhouden met beperkte personeelsbezetting en met onderzoekers die in verschillende tijdzones toezicht houden. Ongeveer een week later was het nieuwe systeem volledig operationeel, en onderzoekers van Berkeley Lab speelden een rol bij de uitrol ervan.

"We waren al van plan om over te gaan op ploegendiensten op afstand, waarbij een wetenschapper bij een thuisinstelling de systemen in realtime zou monitoren, reageren op alarmen, en bel on-site en on-call personeel in het geval een noodinterventie nodig is, " Kolomenski zei:toevoegen, "We waren het systeem aan het in gebruik nemen op het moment van de uitbraak."

Brad Welliver, een postdoctoraal onderzoeker, diende als hoofdontwikkelaar van Berkeley Lab voor het nieuwe systeem voor bewaking op afstand, en Berkeley Lab-stafwetenschapper Brian Fujikawa was de algehele projectleider voor de verbeterde afstandsbedieningen, gezamenlijk bekend als CORC, voor CUORE Online/Offline Run Check.

Fujikawa heeft controles getest voor het starten en stoppen van het gegevensverzamelingsproces, en voerde ook andere elektronicatests uit voor het experiment vanuit zijn huis in de San Francisco Bay Area.

Hij merkte op dat het systeem is geprogrammeerd om e-mail en gesproken woord alarm te sturen naar de aangewezen CUORE-onderzoeker die aan het werk is als er iets mis is met een CUORE-systeem. "Dit alarmsysteem is vooral belangrijk bij het bedienen van CUORE op afstand, " hij zei, zoals in sommige gevallen kan het nodig zijn dat medewerkers ter plaatse het experiment onmiddellijk bezoeken om reparaties of andere noodzakelijke werkzaamheden uit te voeren.

Ontwikkeling van zogenaamde "slow controls, " waarmee onderzoekers CUORE-apparatuur zoals pompen en sensoren kunnen bewaken en besturen, werd geleid door Joe Johnston aan het Massachusetts Institute of Technology.

"Nu kunnen we de meeste bewerkingen uitvoeren vanaf 6, 000 mijl afstand, ' zei Kolomenski.

En veel deelnemers aan de samenwerking blijven vanuit hun huis een betekenisvolle rol spelen in het experiment, van het analyseren van gegevens en het schrijven van papers tot het deelnemen aan langetermijnplanning en vergaderingen op afstand.

Ondanks toegangsbeperkingen bij Gran Sasso, experimenten zijn nog steeds toegankelijk voor noodzakelijke werkzaamheden en controles. Het laboratorium blijft beperkt open, en zijn personeel onderhoudt nog steeds al zijn benodigde diensten en apparatuur, van shuttles tot computerdiensten.

Laura Marini, een postdoctoraal onderzoeker aan UC Berkeley die als runcoördinator voor CUORE fungeert en nu in de buurt van Gran Sasso woont, behoort tot een handvol CUORE-onderzoekers die nog steeds routinematig de laboratoriumsite bezoeken.

"Als hardloopcoördinator Ik moet ervoor zorgen dat het experiment goed werkt en dat de gegevenskwaliteit goed is, " zei ze. "Voordat de pandemie zich verspreidde, Ik ging ondergronds, misschien niet elke dag, maar minstens een paar keer per week." Nu, het kan ongeveer eens in de twee weken zijn.

Soms is ze er om eenvoudige reparaties uit te voeren, zoals een vastzittende computer die opnieuw moet worden opgestart, ze zei. Nutsvoorzieningen, naast de vereiste veiligheidshelm en zware schoenen, Marini moet – net als zoveel anderen over de hele wereld die blijven werken – een masker en handschoenen dragen om de verspreiding van COVID-19 tegen te gaan.

De simpele handeling om het laboratorium binnen te rijden kan ingewikkeld zijn, te, ze zei. "De andere dag, Ik moest ondergronds gaan en de politie hield me tegen. Dus ik moest een papier invullen om aan te geven waarom ik ondergronds ging, het feit dat het nodig was, en dat ik niet alleen met de auto ronddwaalde, " zei ze. Beperkingen in Italië verhinderen de meeste soorten reizen.

CUORE-onderzoekers merken op dat ze geluk hebben dat het experiment al in een staat van gestage gegevensverzameling verkeerde toen de pandemie toesloeg. "Er is geen noodzaak voor continue interventie, "Zei Marini. "We kunnen de meeste van onze controles op afstand doen."

Ze zei dat ze dankbaar is om deel uit te maken van een internationaal team dat "samen heeft gewerkt aan een gemeenschappelijk doel en dat blijft doen", ondanks de huidige uitdagingen.

Kolomensky merkte op dat een deel van het reguliere onderhoud en de upgrades die gepland zijn voor CUORE zullen worden uitgesteld als gevolg van de shelter-in-place-beperkingen, hoewel er ook een vreemd voordeel lijkt te zijn van de verminderde activiteit op de Gran Sasso-site. "We zien een algehele vermindering van de detectorruis, die we toeschrijven aan een aanzienlijk lager activiteitsniveau in het ondergrondse laboratorium en minder verkeer in de snelwegtunnel, " zei hij. Onderzoekers werken eraan om dit te verifiëren.

CUORE beschikte al over systemen om de gegevensopname door elk van de 988 detectoren van het experiment afzonderlijk en op afstand te monitoren. Benjamin Schmidt, een postdoctoraal onderzoeker van Berkeley Lab, had zelfs software ontwikkeld die automatisch perioden van "lawaaierige" of slechte gegevensopname markeert die zijn vastgelegd door de reeks detectoren van CUORE.

Kolomensky merkte op dat het werk aan de CORC-hulpmiddelen op afstand doorgaat. "Naarmate we meer ervaring hebben opgedaan en problemen hebben ontdekt, verbeteringen en bugfixes zijn geïmplementeerd, en deze inspanningen zijn nog steeds aan de gang, " hij zei.