物理科技生物学-PHYICA

夜夜操天天在大流行期间,在地下深处建立一个跨界暗物质实验

物理学 2022-08-18 23:59:16

林赛·亚历山大,费米国家加速器实验室 为了到达SNOLAB的洁净室,也就是SENSEI实验所在的地方,需要在地下一英里多的地方进入一个正在工作的矿井,如图所示

信用:SNOLAB 在寻找暗物质粒子的过程中,在加拿大一个矿井中心进行的桌面实验可能会达到目的

SENSEI的合作使用了skipper电荷耦合器件,或称CCD,这是同类传感器中最灵敏的,是几十年前构想出来的,最近才实现

最近的合作证明了这个实验有一个灵敏的暗物质探测器,并且它可以降低能源部费米实验室地下实验区域的背景率

现在,合作正在加拿大SNOLAB地下一英里多的地方运行一个更大、指数级更安静、更敏感的实验版本

随着新冠肺炎大流行和美国关闭

S

-加拿大边境,实验很可能会在2020年落后于计划

相反,它正处于试运行阶段——当外层屏蔽到位时,用实验将使用的大约20%的目标材料进行测试

边界两边的物理学家之间非凡的团队合作确保了它如期前进

科学进步时保持安全 随着大流行进入第三或第四个月,费米实验室的副科学家、SENSEI合作者Javier Tiffenberg开始意识到,费米实验室团队计划于2020年开始的实验装置需要重新思考

由于无法到达现场,SENSEI团队联系了SNOLAB,看看工作人员是否愿意在费米实验室的远程指导下自行安装这个超敏感实验

SNOLAB的工作人员已经熟悉了在位于工作矿井中的洁净实验室中安装实验的独特挑战

这一次,他们将为一项实验进行长达数周的安装,而他们原本不打算参与这项实验

SNOLAB是游戏

“我们将是他们的手,因为他们不能在这里,”斯诺实验室的研究科学家西尔维亚·斯科扎在谈到该项目采用的视角时说

她是在大流行期间帮助远程安装项目的SNOLAB员工之一

费米实验室工程师格雷格·德里罗的标签在SENSEI上可见

当Derylo意识到不同的团队成员对实验的正面和背面有不同的定义时,他添加了标签来帮助记录

信用:SNOLAB 蒂芬伯格说:“当SNOLAB的人说他们有兴趣为此做出贡献,然后从我们这边来说,工程师和技术人员说,“是的,我们可以做到这一点,”我非常兴奋,因为我真的认为这是一起发生的。”

费米实验室粒子物理部门的工程师格雷格·德里罗(Greg Derylo)设计了SENSEI的布局,与起草小组合作绘制了所有机械零件的图纸,并从现场和非现场机器车间采购了零件

由于新冠肺炎的限制对进入费米实验室的影响,他也做了实验的大部分物理组装

德里罗说,在费米实验室拆卸和在斯诺实验室重新组装一直是计划的一部分

但是远程安装带来了一个新问题

“真正的诀窍在于谁在地下进行组装,”他说

主要的问题是处理易碎的(和昂贵的)船长CCD,它们“非常容易受到静电损坏”

“如果一个人在地毯上摩擦脚、触摸门把手后,手里感觉不到的东西,可能会损坏传感器

所以,SNOLAB的物理学家和技术人员上了一堂电子处理的特殊课

测试,测试,一个非常流行的派对 在实验被交给SNOLAB之前,必须对其进行测试和记录

“我们在费米实验室测试了一切

我们组装一切的方式和他们在那里组装的方式一样。”

第一项测试是机械测试——将实验外壳组装在一起,以确认它能保持真空——以及热性能测试

SENSEI依靠低温来“冷跑”

“为此,费米实验室团队安装了额外的仪器来监测温度和运行诊断

两者的表现都符合预期

2020年初秋,费米实验室团队在实验中安装了一套测试模块,开启、冷却、冷却并运行这些模块

读数顺利地响了起来

团队用香槟庆祝——每个成员通过Zoom从他们自己的位置庆祝

地下实验室入口,看着洗车处肮脏的一面:每一个从另一面进入实验室的人都必须淋浴和换衣服

每个进入实验室的物品都必须经过洗车

信用:SNOLAB 文档和手工建模 通常,文档与其说是详细的说明,不如说是一系列的提醒,团队成员可以凭直觉了解过程,或者主要依靠记忆

为不熟悉实验的团队创建指令需要更高层次的沟通

这主要意味着创建更加详细的文档

因为团队知道安装将是远程的,所以他们在测试期间利用了自己的组装

“我们拍了所有东西的照片,”蒂芬伯格说

“拥有这些文件至关重要

" 但是提出来并不是没有挑战

由于大流行,多人在不同时间记录,小组内的沟通也变得比平时更重要

不同的技术人员有不同的观点——确实如此

“事实证明,我们实际上对设置的前端有相反的定义,”Derylo说

补救措施?唤醒的最新和最重要的组成部分之一:粘贴标签

团队还在文档中构建了停止点

一旦一对SNOLAB到达其中一个点,他们就可以确定他们是否有时间进行下一步的转换,或者他们是否需要费米实验室团队的澄清

八月

6、史蒂夫·林登,SNOLAB的研究科学家,继续在地下洁净室组装SENSEI

信用:SNOLAB 初稿大约在2021年初准备好了

Derylo说,文件被分成不同的部分,最后大约有70页

这份文件类似于一份“充斥着大量照片”的大纲

“还提供了真空系统、冷却器系统和电缆的示意图,但不在手册中

Tiffenberg说:“然后我们把它拆开,但试图把尽可能多的碎片放在一起,然后我们在1月份把这个运到SNOLAB。”

工作矿井中的超净洁净室 撇开大流行问题不谈,在斯诺实验室的地下设施安装实验的过程总是很复杂

毕竟,这是一个干净的实验室,位于地下一英里多的地方——在一个正在工作的矿井里

Scorza说:“精心的计划和准备从表面开始。”

在那里,一天开始时,物理学家、工程师和技术人员穿得像矿工一样(加上口罩和接触追踪徽章,以应对大流行)等待“笼子”,一部挖掘电梯将他们带到地下深处

下山不到五分钟

但是还有一段旅程,几乎要穿过一条有铁轨的矿井隧道一英里

“所以,小心脚下,”斯科扎说

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