Chicagoland-området är hem för en av världens största koncentrationer av vetenskaplig forskning, särskilt inom högenergi och kärnfysik. Samarbetet mellan Argonne National Laboratory, Fermilab och University of Chicago — som driver båda laboratorierna — har gett enorma fördelar över ett brett spektrum av experiment som ligger bokstavligen över hela världen. Följande är några av de senaste och anmärkningsvärda samarbeten som händer bland forskare vid alla tre institutionerna.

studera den kosmiska mikrovågsbakgrunden vid South Pole Telescope

Argonne, Fermilab och University of Chicago forskare studerar kosmisk Mikrovågsbakgrund (CMB) strålning med hjälp av South Pole Telescope. CMB bildades under den allra tidigaste perioden av universum och är ett unikt fönster i sina tidigaste ögonblick när forskare tror att det genomgick en accerlated process av universell expansion, kallad inflation.

för att upptäcka CMB — en mycket svag termisk signal i bakgrunden av tomt utrymme — forskare behöver exakt inställda detektorer, tillverkade på Argonne och testade på Fermilab. Fermilab-forskare byggde också kryostaten, som i princip fungerar som en stor kamera, för det 10 meter långa Sydpolteleskopet. Projektet leds av University of Chicago-forskaren John Carlstrom. Forskargruppen installerade tredje generationens detektorer förra vintern och planerar för närvarande en mer ambitiös fjärde generation av experimentet.

nästa Generation av Muon — experiment

under de närmaste åren kommer Fermilab att vara värd för två nya experiment för att titta på muons egenskaper-en partikel relaterad till, men tyngre än elektronen. Dessa två experiment, kallade ”Muon G-2” och ”Mu2e”, förlitar sig på exakta, starka magnetfält. Båda dessa experiment är utformade för att titta på olika egenskaper hos muonen (antingen det magnetiska ögonblicket eller dess möjliga omvandling till en elektron) för att testa standardmodellen för fysik, vår nuvarande bästa förståelse för hur universum är konstruerat.

Argonne-forskare testar några av de komponenter som ska användas i dessa experiment med hjälp av repurposed Mr-magneter, vilket fastställer riktmärken så att forskningen vid Fermilab kommer att ha så liten osäkerhet som möjligt. University of Chicago partikelfysiker kommer att vara nära involverade i att undersöka muonfysik när dessa experiment fortsätter.

fortsatt sökning efter ny fysik vid Large Hadron Collider (LHC)

Efter att ha hittat Higgs Boson 2012 har forskare vid Large Hadron Collider (LHC) vid CERN i Geneve, Schweiz, fortsatt sin strävan efter nya partiklar och fysik. Forskare i Chicago-området är involverade i både stora experiment vid LHC — Argonne och University of Chicago forskare arbetar med ATLAS-experimentet, medan Fermilab-forskare arbetar med CMS-experimentet. Varje experiment behövs för att validera resultaten från den andra. Under förberedelserna för att uppgradera ATLAS-detektorn för att fungera vid högre strålintensiteter använder Argonne-fysiker teststrålen med hög energi vid Fermilab för att utföra tester av nya avläsningsscheman och sensorer som föreslås för en ny pixeldetektor.

studera den svårfångade Neutrino

Argonne har en lång tradition av att studera den näst vanligaste partikeln i universum, neutrino. Dessa ansträngningar började på 1970-talet med utvecklingen av 12-fots bubbelkammare vid Argonne och fortsatte genom skapandet av NuMI beam för Minos-experimentet vid Fermilab. Sedan dess har Argonne samarbetat om många neutrinoexperiment på Fermilab. Studien av neutrinooscillationer, där en smak av neutrino ändrar identitet till en annan smak, är ett av de viktigaste områdena för studier av partikelfysik idag. För NOvA-experimentet, som för närvarande tar data i norra Minnesota, har Argonne varit avgörande för att designa och bygga storskaliga detektorstrukturer som identifierar neutrinernas interaktioner. Argonne designar och tillverkar för närvarande prototypkomponenter i nästa generations detektor DUNE. DUNE-experimentet kommer att realiseras i ett samarbete som involverar Argonne, Fermilab och University of Chicago.

avancerad Acceleratorteknik

kännetecknet för högenergifysik är användningen av partikelacceleratorer. Att accelerera partiklar till högre och högre energier är nyckeln till att hitta ny fysik och potentiellt till och med nya partiklar. Argonne arbetar med Fermilab för att utveckla ny teknik för nästa generations partikelacceleratorer som möjliggör nya fysikexperiment.