Een afzetting van bijna pure argon die onaangetast is gebleven sinds de vorming van de aarde op het punt staat natuurkundigen te helpen meer over het universum te begrijpen.

Het Urania-project, geleid door Andrew Renshaw, universitair hoofddocent natuurkunde aan de Universiteit van Houston, zal toezicht houden op de installatie en inbedrijfstelling van een constructie op industriële schaal in het zuidwesten van Colorado. Tegelijkertijd zullen onderzoekers in Sardinië, Italië, een gespecialiseerde verwerkingsfabriek ontwerpen en bouwen die naar Colorado zal worden verscheept.

In de gecombineerde faciliteit - de verwerkingsfabriek gebouwd in Italië en de buitenstructuur die ter plaatse is gebouwd door het Urania Project (genoemd naar de Griekse muze van de astronomie) - zal het argon worden gewonnen, gezuiverd en verscheept naar Laboratorio Nazionale Gran Sasso (LNGS) in Italië. Daar zal het worden gebruikt bij het zoeken naar antwoorden op enkele van de grootste puzzels die het universum biedt.

Maar voordat het team naar buiten tussen de sterren kan kijken, moeten ze eerst diep in de aarde reiken.

Om precies te zijn:ze moeten zorgen voor de winning en verwerking van argongas dat wordt gevonden in een aardgasboorlocatie in het zuidwesten van Colorado, beheerd door Kinder Morgan, een boor- en pijpleidingbedrijf in Houston.

"Onze faciliteit zal bestaan ​​als een nevenfunctie van Kinder Morgan's Doe Canyon-faciliteit, die al CO₂ trekt (kooldioxide) uit de aardmantel als onderdeel van de aardgaswinning," zei Renshaw.

"Opgenomen in deze CO₂ stroom die uit die diepe ondergrondse Kinder Morgan-putten komt, is een kleine hoeveelheid argon met een lage radioactiviteit, dat een bijproduct wordt bij hun productie van aardgas, maar een hulpmiddel is dat we kunnen gebruiken. Dit is interessant omdat argon met een lage radioactiviteit een belangrijke aanwinst kan zijn voor ons onderzoek, omdat het een heel mooi element is om te gebruiken in een deeltjesdetector met een lage achtergrond."

Uiteindelijk wordt het argon op de locatie van Kinder Morgan gescheiden van de kooldioxide en vervolgens vervoerd in speciaal voor dit project ontworpen hogedrukcilinders naar Sardinië, waar het verder wordt verwerkt en uiteindelijk naar LNGS wordt verscheept om in de ondergrondse detector te worden geplaatst, genaamd DarkSide‑20k.

"Zodra het argon vloeibaar is gemaakt, kan het op de LNGS-onderzoekssite worden gebruikt om deeltjes te detecteren op basis van hoe ze interageren met het vloeibare argon," zei Renshaw. Door middel van die studies hoopt het team bewijzen van de donkere materie van het universum samen te voegen en de mogelijkheid te krijgen om neutrino's uit astrofysische bronnen te detecteren.

Argon (afgekort Ar) - kleurloos, geurloos, smaakloos - staat helemaal rechts in het periodiek systeem samen met de andere vijf "edelgassen" (wat betekent dat ze inert zijn of bijna chemisch niet-reactief). Omdat het een van de meest voorkomende elementen van de aarde is, wordt argon bijna overal gevonden. Wetenschappers kunnen het gemakkelijk uit de atmosfeer halen.

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. + Verder verkennen

Scientists investigating mysterious dark matter