Chicagoland-området er hjemsted for en af verdens største koncentrationer af videnskabelig forskning, især inden for højenergi og atomfysik. Samarbejdet mellem Argonne National Laboratory, Fermilab og University of Chicago — som driver begge laboratorier — har givet enorme fordele på tværs af en bred vifte af eksperimenter, der ligger bogstaveligt talt over hele verden. Følgende er nogle af de nylige og bemærkelsesværdige samarbejder, der sker blandt forskere ved alle tre institutioner.

undersøgelse af den kosmiske Mikrobølgebaggrund ved South Pole Telescope

Argonne, Fermilab og University of Chicago forskere studerer den kosmiske Mikrobølgebaggrundsstråling (CMB) ved hjælp af South Pole Telescope. CMB dannet i universets allerførste periode og er et unikt vindue ind i dets tidligste øjeblikke, hvor forskere mener, at det gennemgik en accerlated proces med universel ekspansion, kaldet inflation.

for at detektere CMB — et meget svagt termisk signal i baggrunden af tomt rum-forskere har brug for præcist afstemte detektorer, fremstillet ved Argonne og testet ved Fermilab. Fermilab-forskere byggede også kryostaten, der dybest set fungerer som et stort kamera, til det 10 meter store Sydpolsteleskop. Projektet ledes af University of Chicago forsker John Carlstrom. Forskerteamet installerede tredje generationens detektorer sidste vinter og planlægger i øjeblikket en mere ambitiøs fjerde generation af eksperimentet.

den næste Generation af Muoneksperimenter

i de næste par år vil Fermilab være vært for to nye eksperimenter for at se på egenskaberne af muoner — en partikel relateret til, men tungere end elektronen. Disse to eksperimenter, kaldet “Muon G-2” og “Mu2e”, er afhængige af præcise, stærke magnetfelter. Begge disse eksperimenter er designet til at se på forskellige egenskaber ved muon (enten det magnetiske øjeblik eller dets mulige konvertering til en elektron) for at teste standardmodellen for Fysik, vores nuværende bedste forståelse af, hvordan universet er konstrueret.Argonne-forskere tester nogle af de komponenter, der skal bruges i disse eksperimenter ved hjælp af repurposed MR-magneter, og etablerer benchmarks, så forskningen på Fermilab vil have så lidt usikkerhed som muligt. University of Chicago partikelfysikere vil være tæt involveret i sondering af muonfysik, når disse eksperimenter fortsætter.

fortsat søgning efter ny fysik ved Large Hadron Collider (LHC)

efter at have fundet Higgs Boson i 2012 har forskere ved Large Hadron Collider (LHC) ved CERN i Geneve, fortsat deres søgen efter nye partikler og fysik. Forskere i Chicago-området er involveret i både større eksperimenter ved LHC — Argonne og University of Chicago forskere arbejder på ATLAS-eksperimentet, mens Fermilab-forskere arbejder på CMS-eksperimentet. Hvert eksperiment er nødvendigt for at validere resultaterne af den anden. Mens de forbereder sig på at opgradere ATLAS-detektoren til at fungere ved højere stråleintensiteter, bruger Argonne-fysikere teststrålen med høj energi ved Fermilab til at udføre test af nye udlæsningsordninger og sensorer, der foreslås til en ny billeddetektor.

at studere den undvigende Neutrino

Argonne har en lang tradition for at studere den næstmest rigelige partikel i universet, neutrinoen. Disse bestræbelser begyndte i 1970 ‘ erne med udviklingen af det 12 fods boblekammer ved Argonne og fortsatte gennem oprettelsen af NuMI beam til Minos-eksperimentet ved Fermilab. Siden da har Argonne samarbejdet om mange neutrino-eksperimenter på Fermilab. Undersøgelsen af neutrino-svingninger, hvor en smag af neutrino ændrer identitet til en anden smag, er et af hovedområderne for undersøgelse af partikelfysik i disse dage. Til NOvA-eksperimentet, der i øjeblikket tager data i det nordlige Minnesota, Argonne har været medvirkende til at designe og opbygge de store detektorstrukturer, der identificerer interaktionerne mellem neutrinerne. Argonne designer og fremstiller i øjeblikket prototypekomponenter i næste generations detektordune. DUNE-eksperimentet vil blive realiseret i et samarbejde, der involverer Argonne, Fermilab og University of Chicago.

avanceret Acceleratorteknologi

kendetegnende for høj energi fysik er brugen af partikelacceleratorer. Accelererende partikler til højere og højere energier er nøglen til at finde ny fysik og potentielt endda nye partikler. Argonne arbejder sammen med Fermilab for at udvikle nye teknologier til den næste generation af partikelacceleratorer, der muliggør nye fysikeksperimenter.