Quando l'epidemia di COVID-19 ha preso piede in Italia, i ricercatori che lavorano a un esperimento di fisica nucleare chiamato CUORE in un laboratorio sotterraneo nel centro Italia si sono dati da fare per mantenere attivo l'esperimento ultrasensibile e lanciare nuovi strumenti e regole per le operazioni a distanza.

Questo esperimento dell'Osservatorio criogenico sotterraneo per eventi rari, progettato per trovare un processo mai visto prima che coinvolge particelle spettrali note come neutrini, per spiegare perché la materia ha vinto sull'antimateria nel nostro universo, e anche per cercare segni di misteriosa materia oscura, sta continuando con la sua acquisizione di dati ininterrotta mentre alcuni altri progetti ed esperimenti in tutto il mondo sono stati sospesi.

Trovare prove per questi rari processi richiede lunghi periodi di raccolta dei dati e molta pazienza. CUORE raccoglie dati da maggio 2017, e dopo gli sforzi di aggiornamento nel 2018 e nel 2019, l'esperimento è stato eseguito continuamente.

Prima della pandemia c'erano già strumenti in atto che stabilizzavano il raffreddamento estremo richiesto per i rilevatori di CUORE e fornivano alcuni controlli remoti e il monitoraggio dei sistemi CUORE, ha osservato Yury Kolomensky, scienziato senior della facoltà presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (Berkeley Lab) e portavoce degli Stati Uniti per CUORE.

La rapida diffusione globale della malattia, e relative restrizioni all'accesso all'esperimento CUORE presso il Laboratorio Nazionale del Gran Sasso (Laboratori Nazionali del Gran Sasso, o GNL, gestito dall'Istituto Italiano di Fisica Nucleare, INFN) nel centro Italia, ha spinto la leadership e i ricercatori di CUORE, che lavorano in tre continenti, ad agire rapidamente per aumentare i telecomandi per prepararsi a un lungo periodo con un accesso limitato all'esperimento.

A pochi giorni dall'entrata in vigore delle nuove restrizioni al Gran Sasso, La leadership di CUORE il 4 marzo ha preso la decisione di implementare rapidamente un nuovo sistema remoto e di elaborare i dettagli su come mantenere al meglio l'esperimento con personale limitato e con il monitoraggio dei ricercatori in diversi fusi orari. Il nuovo sistema era pienamente operativo circa una settimana dopo, e i ricercatori del Berkeley Lab hanno avuto un ruolo nella sua implementazione.

"Stavamo già pianificando di passare alle operazioni di turni remoti, in base al quale uno scienziato presso un'istituzione domestica monitorerebbe i sistemi in tempo reale, rispondere agli allarmi, e chiamare il personale in loco e di guardia in caso di necessità di un intervento di emergenza, " Kolomensky ha detto, aggiungendo, "Stavamo mettendo in servizio il sistema al momento dell'epidemia".

Brad Welliver, un ricercatore post-dottorato, è stato lo sviluppatore principale di Berkeley Lab per il nuovo sistema di monitoraggio remoto, e lo scienziato dello staff del Berkeley Lab, Brian Fujikawa, è stato il responsabile generale del progetto per i telecomandi avanzati, noti collettivamente come CORC, per CUORE Online/Offline Run Check.

Fujikawa ha testato i controlli per l'avvio e l'arresto del processo di raccolta dati, e ha anche eseguito altri test elettronici per l'esperimento dalla sua casa nella Bay Area di San Francisco.

Ha notato che il sistema è programmato per inviare e-mail e allarmi vocali al ricercatore CUORE designato di turno se qualcosa non va con qualsiasi sistema CUORE. "Questo sistema di allarme è particolarmente importante quando si gestisce CUORE da remoto, " Egli ha detto, poiché in alcuni casi i lavoratori in loco potrebbero dover visitare prontamente l'esperimento per eseguire le riparazioni o altri lavori necessari.

Sviluppo dei cosiddetti "controlli lenti, " che consentono ai ricercatori di monitorare e controllare le apparecchiature CUORE come pompe e sensori, è stato guidato da Joe Johnston al Massachusetts Institute of Technology.

"Ora possiamo eseguire la maggior parte delle operazioni da 6, 000 miglia di distanza, " disse Kolomenskij.

E molti partecipanti alla collaborazione continuano a svolgere ruoli significativi nell'esperimento dalle loro case, dall'analisi dei dati e dalla stesura di documenti alla partecipazione a pianificazioni a lungo termine e riunioni a distanza.

Nonostante le restrizioni di accesso al Gran Sasso, gli esperimenti sono ancora accessibili per il lavoro e i controlli necessari. Il laboratorio rimane aperto in modo limitato, e il suo personale mantiene ancora tutti i servizi e le attrezzature necessari, dalle navette ai servizi informatici.

Laura Marini, un ricercatore post-dottorato all'UC Berkeley che ricopre il ruolo di coordinatore della corsa per CUORE e ora vive vicino al Gran Sasso, è tra i pochi ricercatori CUORE che visitano ancora regolarmente il sito del laboratorio.

"Come coordinatore di corsa, Devo assicurarmi che l'esperimento funzioni correttamente e che la qualità dei dati sia buona, ", ha detto. "Prima che la pandemia si diffondesse, Stavo andando sottoterra forse non tutti i giorni, ma almeno un paio di volte alla settimana." Ora, può essere circa una volta ogni due settimane.

A volte è lì per eseguire semplici aggiustamenti, come un computer bloccato che deve essere riavviato, lei disse. Ora, oltre al necessario elmetto e scarpe pesanti, Marini, come tanti altri in tutto il mondo che continuano a lavorare, deve indossare una maschera e guanti per proteggersi dalla diffusione del COVID-19.

Il semplice atto di guidare nel sito del laboratorio può essere complicato, pure, lei disse. "L'altro giorno, Ho dovuto nascondermi e la polizia mi ha fermato. Quindi ho dovuto compilare un foglio per dichiarare perché stavo andando sottoterra, il fatto che fosse necessario, e che non stavo solo girovagando in macchina, Ha detto. Le restrizioni in Italia impediscono la maggior parte dei tipi di viaggio.

I ricercatori CUORE notano che sono fortunati che l'esperimento fosse già in uno stato di acquisizione dati costante quando la pandemia ha colpito. "Non c'è bisogno di un intervento continuo, Marini ha detto. "Possiamo fare la maggior parte dei nostri controlli a distanza."

Ha detto di essere grata di far parte di un team internazionale che ha "lavorato insieme a un obiettivo comune e continua a farlo" nonostante le sfide odierne.

Kolomensky ha notato che alcune delle regolari manutenzioni e aggiornamenti pianificati per CUORE saranno rimandate a causa delle restrizioni del rifugio sul posto, anche se sembra esserci anche uno strano beneficio della ridotta attività nel sito del Gran Sasso. "Vediamo una riduzione complessiva del rumore del rivelatore, che attribuiamo a un livello significativamente inferiore di attività nel laboratorio sotterraneo e meno traffico nel tunnel autostradale, " ha detto. I ricercatori stanno lavorando per verificarlo.

CUORE disponeva già di sistemi per monitorare individualmente e da remoto l'acquisizione dei dati da parte di ciascuno dei 988 rivelatori dell'esperimento. Benjamin Schmidt, un ricercatore post-dottorato del Berkeley Lab, aveva persino sviluppato un software che segnala automaticamente i periodi di "rumorosa" o scarsa acquisizione di dati catturati dalla serie di rilevatori di CUORE.

Kolomensky ha notato che il lavoro sugli strumenti remoti CORC sta continuando. "Poiché abbiamo acquisito più esperienza e scoperto problemi, sono stati implementati miglioramenti e correzioni di bug, e questi sforzi sono ancora in corso, " Egli ha detto.