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在希臘神話中，阿爾戈英雄(Argonaut)冒著堅硬的巖石、洶涌的大海、魔法和怪獸的巨大危險，尋找傳說中的金羊毛?，F(xiàn)在美國能源部費米國家加速器實驗室的一個新的機器人項目將擁有同樣的名字和冒險精神。
Argonaut是一個正在設(shè)計的機器人系統(tǒng)，用于監(jiān)測液氬粒子探測器的內(nèi)部。它將會在零下193攝氏度的液態(tài)氬海中航行，用于監(jiān)測超冷粒子探測器的狀況。該項目于3月獲得資助，旨在創(chuàng)造有史以來最耐寒的機器人之一，不僅在粒子物理學(xué)方面，而且在深空探索方面也有潛在的應(yīng)用。
氬，一種常見于我們周圍空氣中的元素，已經(jīng)成為科學(xué)家們尋求更好地了解我們宇宙的一個關(guān)鍵成分。在液態(tài)形式下，氬氣被用于研究幾個費米實驗室實驗中被稱為中微子的粒子，包括MicroBooNE、ICARUS、SBND和下一代國際深層地下中微子實驗。液氬也被用于暗物質(zhì)探測器，如DEAP 3600、ARDM、MiniCLEAN和DarkSide-50。
液氬有許多好處。它的密度大，這增加了冷淡中微子相互作用的機會。它是惰性的，因此可以記錄被中微子相互作用擊出的電子，以創(chuàng)建粒子軌跡的三維圖。它是透明的，所以研究人員也可以收集光來"標(biāo)記"相互作用的時間。它也相對便宜--這是一個巨大的優(yōu)勢，因為DUNE將使用70000噸的這種東西。
但是液態(tài)氬探測器并非沒有挑戰(zhàn)。為了產(chǎn)生高質(zhì)量的數(shù)據(jù)，液氬必須保持極冷和極純。這意味著探測器必須與外部世界隔離，以防止氬氣蒸發(fā)或被污染。由于訪問受到限制，診斷或解決探測器內(nèi)部的問題可能很困難。一些液態(tài)氬探測器，如歐洲核子研究中心的ProtoDUNE探測器，內(nèi)部安裝了攝像頭，以尋找氣泡或火花等問題。
為了保持低功率要求和避免液氬的干擾，Argonaut將沿著探測器一側(cè)的軌道緩慢移動。它的主要功能是一個可移動的相機，但從事這項工作的工程師希望增加其他功能，如用于小型電子維修的可伸展手臂。
費米實驗室物理學(xué)家Jen Raaf說：“用我們自己的眼睛看東西有時比解釋來自傳感器的數(shù)據(jù)要容易得多”。他為包括MicroBooNE、ArlIAT和DUNE在內(nèi)的幾個項目研究液態(tài)氬探測器。
當(dāng)費米實驗室工程師Bill Pellico想知道是否有可能使內(nèi)部的相機可以移動時，就有了Argonaut的想法。一個機器人攝像機聽起來很簡單--但為液態(tài)氬氣環(huán)境設(shè)計它卻帶來了獨特的挑戰(zhàn)。
所有的電子元件都必須能夠在極度寒冷的高壓環(huán)境下工作。所有的材料都必須經(jīng)受住從室溫到低溫的冷卻，而不至于過度收縮或變脆而散架。任何移動部件都必須順利移動，不能有油脂，否則會污染探測器。Pellico說："你不能讓一些東西倒下，斷裂和脫落，使一些東西短路，或污染液氬，或使噪音進入系統(tǒng)。
(原標(biāo)題：Argonaut超冷機器人項目：可監(jiān)測零下193攝氏度的液態(tài)氬海)
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