zona Chicagoland găzduiește una dintre cele mai mari concentrații de cercetare științifică din lume, în special în fizica energiei înalte și nucleare. Colaborarea dintre Laboratorul Național Argonne, Fermilab și Universitatea din Chicago — care conduce ambele laboratoare — a dat beneficii extraordinare într-o gamă largă de experimente situate literalmente în întreaga lume. Următoarele sunt câteva dintre colaborările recente și notabile care au loc între oamenii de știință din toate cele trei instituții.

studierea fundalului cosmic cu microunde la telescopul de la Polul Sud

Argonne, Fermilab și cercetătorii de la Universitatea din Chicago studiază radiația de fond cu microunde cosmice (CMB) folosind telescopul de la Polul Sud. CMB s-a format în cea mai timpurie perioadă a universului și este o fereastră unică în primele sale momente în care oamenii de știință cred că a suferit un proces de expansiune universală, numit inflație.

pentru a detecta CMB — un semnal termic foarte slab în fundalul spațiului gol — cercetătorii au nevoie de detectoare reglate cu precizie, fabricate la Argonne și testate la Fermilab. Cercetătorii Fermilab au construit, de asemenea, criostatul, care acționează practic ca o cameră mare, pentru telescopul de la Polul Sud de 10 metri. Proiectul este condus de cercetătorul John Carlstrom de la Universitatea din Chicago. Echipa de cercetare a instalat detectoarele de a treia generație iarna trecută și planifică în prezent o a patra generație mai ambițioasă a experimentului.

următoarea generație de experimente cu muoni

în următorii câțiva ani, Fermilab va găzdui două noi experimente pentru a analiza proprietățile muonilor — o particulă legată, dar mai grea decât electronul. Aceste două experimente, numite „Muon G-2” și „Mu2e”, se bazează pe câmpuri magnetice precise și puternice. Ambele experimente sunt concepute pentru a analiza diferite proprietăți ale muonului (fie momentul magnetic, fie posibila conversie a acestuia într-un electron) pentru a testa modelul standard al fizicii, cea mai bună înțelegere actuală a modului în care este construit Universul.

oamenii de știință Argonne testează unele dintre componentele care vor fi utilizate în aceste experimente folosind magneți RMN repurposed, stabilind repere, astfel încât cercetarea de la Fermilab să aibă cât mai puțină incertitudine posibil. Fizicienii de particule de la Universitatea din Chicago vor fi implicați îndeaproape în cercetarea fizicii muonilor pe măsură ce aceste experimente continuă.

căutarea continuă a fizicii noi la Large Hadron Collider (LHC)

după găsirea bosonului Higgs în 2012, cercetătorii de la Large Hadron Collider (LHC) de la CERN din Geneva, Elveția, și-au continuat căutarea de noi particule și fizică. Cercetătorii din zona Chicago sunt implicați în ambele experimente majore la LHC-Argonne și cercetătorii de la Universitatea din Chicago lucrează la experimentul ATLAS, în timp ce oamenii de știință Fermilab lucrează la experimentul CMS. Fiecare experiment este necesar pentru a valida rezultatele celuilalt. În timp ce se pregătesc să actualizeze detectorul ATLAS pentru a funcționa la intensități mai mari ale fasciculului, fizicienii Argonne folosesc fasciculul de testare de mare energie de la Fermilab pentru a efectua teste ale noilor scheme de citire și senzori propuși pentru un nou detector de pixeli.

studierea neutrinului evaziv

Argonne are o lungă tradiție de a studia a doua cea mai abundentă particulă din univers, neutrinul. Aceste eforturi au început în anii 1970 odată cu dezvoltarea camerei cu bule de 12 picioare de la Argonne și au continuat prin crearea NuMI beam pentru experimentul MINOS de la Fermilab. De atunci, Argonne a colaborat la multe experimente cu neutrini la Fermilab. Studiul oscilațiilor neutrinilor, în care o aromă de neutrini schimbă identitatea într-o altă aromă, este unul dintre principalele domenii de studiu ale fizicii particulelor în aceste zile. Pentru experimentul NOvA, care ia în prezent date în nordul Minnesota, Argonne a avut un rol esențial în proiectarea și construirea structurilor detectorului la scară largă care identifică interacțiunile neutrinilor. Argonne proiectează și fabrică în prezent componente prototip ale detectorului de ultimă generație dune. Experimentul DUNE va fi realizat într-o colaborare care implică Argonne, Fermilab și Universitatea din Chicago.

tehnologie avansată de accelerare

semnul distinctiv al fizicii energiei înalte este utilizarea acceleratoarelor de particule. Accelerarea particulelor către energii din ce în ce mai mari este esențială pentru găsirea unei noi fizici și, eventual, a unor particule noi. Argonne lucrează cu Fermilab pentru a dezvolta noi tehnologii pentru următoarea generație de acceleratoare de particule care vor permite noi experimente fizice.