Argônio de origem especial pode em breve sussurrar segredos sobre a matéria escura do universo

As instalações do Projeto Urania no sudoeste do Colorado estarão localizadas ao lado de um local de perfuração de gás natural existente. A instalação abrigará uma planta de processamento que foi projetada especificamente para este projeto e construída na Sardenha, Itália, e depois enviada para o local do Colorado. Crédito:Universidade de Houston

Um depósito de argônio quase puro deixado intacto desde a formação da Terra está prestes a ajudar os físicos a entender mais sobre o universo.
O Projeto Urania, liderado por Andrew Renshaw, professor associado de física da Universidade de Houston na Faculdade de Ciências Naturais e Matemática, supervisionará a instalação e o comissionamento de uma estrutura em escala industrial no sudoeste do Colorado. Ao mesmo tempo, na Sardenha, na Itália, os pesquisadores projetarão e construirão uma planta de processamento especializada que será enviada para o Colorado.

Dentro das instalações combinadas - a planta de processamento construída na Itália e a estrutura externa construída no local pelo Projeto Urania (nomeado para a musa grega da astronomia) - o argônio será extraído, purificado e enviado para o Laboratorio Nazionale Gran Sasso (LNGS) na Itália. Lá, ele será usado na busca de respostas para alguns dos maiores quebra-cabeças que o universo apresenta.

Mas antes que a equipe possa olhar para fora entre as estrelas, eles primeiro devem alcançar as profundezas da Terra.

Para ser preciso:eles devem cuidar da extração e processamento do gás argônio encontrado em um local de perfuração de gás natural no sudoeste do Colorado operado pela Kinder Morgan, uma empresa de perfuração e gasoduto com sede em Houston.

"Nossa instalação existirá como uma função paralela à instalação Doe Canyon de Kinder Morgan, que já está puxando CO₂ (dióxido de carbono) do manto da Terra como parte de sua mineração de gás natural", disse Renshaw.

"Contido neste CO₂ O fluxo proveniente desses poços subterrâneos profundos de Kinder Morgan é uma pequena quantidade de argônio de baixa radioatividade, que se torna um subproduto na produção de gás natural, mas é uma ferramenta que podemos utilizar. Isso é interessante porque o argônio de baixa radioatividade pode ser um grande trunfo para nossa pesquisa, pois é um elemento muito bom para usar dentro de um detector de partículas de baixo fundo."

Em última análise, o argônio é separado do dióxido de carbono no site da Kinder Morgan, depois enviado em cilindros de alta pressão especialmente projetados para este projeto, para a Sardenha, onde será processado e finalmente enviado para LNGS para inserção no detector subterrâneo, chamado DarkSide-20k.

"Uma vez que o argônio é liquefeito, ele pode ser usado no local de pesquisa do LNGS para detectar partículas de acordo com a forma como elas interagem com o argônio líquido", disse Renshaw. Por meio desses estudos, a equipe espera reunir evidências da matéria escura do universo e obter a capacidade de detectar neutrinos de fontes astrofísicas.

Argônio (abreviado Ar) - incolor, inodoro, insípido - está listado no lado direito da tabela periódica com os outros cinco "gases nobres" (significando que eles são inertes, ou quase não reativos quimicamente). Sendo um dos elementos mais comuns da Terra, o argônio é encontrado em quase todos os lugares. Os cientistas podem colhê-lo facilmente da atmosfera.

Então, por que esse argônio específico no Colorado é tão importante para o projeto Urania e o experimento DarkSide-20k na Itália?

"Porque é quase 100% argônio-40, tendo sido protegido no subsolo desde a formação da Terra", explicou Renshaw.

"Durante o mesmo período de tempo, o argônio da atmosfera foi constantemente bombardeado por raios cósmicos, carregando-o com argônio-39, que então decai por emissão beta e pode obscurecer os sinais do detector de partículas DarkSide-20k. Isso significa que o argônio extraído de no subsolo profundo do Colorado permitirá que o DarkSide-20k seja preenchido com quase 100% de argônio-40 puro, reduzindo bastante a taxa geral de fundo do detector e permitindo que muitos estudos de sensibilidade sejam feitos."

O que os pesquisadores esperam revelar com o detector de partículas DarkSide-20k (que deve estar em operação por uma década, a partir de 2025), são sinais de matéria escura no universo – o que é, como se comporta e por que existe. Em outras palavras, eles esperam trazer luz a um dos mistérios mais sombrios do cosmos. + Explorar mais