Argonaut超冷机器人项目：监测零下193摄氏度的液态氩海

导读：）冒着尖锐的岩石、汹涌的大海、魔法和怪兽的巨大危险，寻找传说中的金羊毛。现在美国能源部费米国家加速器实验室的一个新的机器人项目将拥有同样的名字和冒险精神。

在希腊神话中，阿尔戈英雄（Argonaut）冒着尖锐的岩石、汹涌的大海、魔法和怪兽的巨大危险，寻找传说中的金羊毛。现在美国能源部费米国家加速器实验室的一个新的机器人项目将拥有同样的名字和冒险精神。

Argonaut 是一个正在设计的机器人系统，用于监测液氩粒子探测器的内部。它将会在零下 193 摄氏度的液态氩海中航行，用于监测超冷粒子探测器的状况。该项目于3月获得资助，旨在创造有史以来最耐寒的机器人之一，不仅在粒子物理学方面，而且在深空探索方面也有潜在的应用。

氩，一种常见于我们周围空气中的元素，已经成为科学家们寻求更好地了解我们宇宙的一个关键成分。在液态形式下，氩气被用于研究几个费米实验室实验中被称为中微子的粒子，包括MicroBooNE、ICARUS、SBND和下一代国际深层地下中微子实验。液氩也被用于暗物质探测器，如DEAP 3600、ARDM、MiniCLEAN和DarkSide-50。

液氩有许多好处。它的密度大，这增加了冷淡中微子相互作用的机会。它是惰性的，因此可以记录被中微子相互作用击出的电子，以创建粒子轨迹的三维图。它是透明的，所以研究人员也可以收集光来 "标记 "相互作用的时间。它也相对便宜--这是一个巨大的优势，因为DUNE将使用70000吨的这种东西。

但是液态氩探测器并非没有挑战。为了产生高质量的数据，液氩必须保持极冷和极纯。这意味着探测器必须与外部世界隔离，以防止氩气蒸发或被污染。由于访问受到限制，诊断或解决探测器内部的问题可能很困难。一些液态氩探测器，如欧洲核子研究中心的ProtoDUNE探测器，内部安装了摄像头，以寻找气泡或火花等问题。

为了保持低功率要求和避免液氩的干扰，Argonaut将沿着探测器一侧的轨道缓慢移动。它的主要功能是一个可移动的相机，但从事这项工作的工程师希望增加其他功能，如用于小型电子维修的可伸展手臂。

费米实验室物理学家Jen Raaf说：“用我们自己的眼睛看东西有时比解释来自传感器的数据要容易得多”。 他为包括MicroBooNE、ArlIAT和DUNE在内的几个项目研究液态氩探测器。

当费米实验室工程师Bill Pellico想知道是否有可能使内部的相机可以移动时，就有了Argonaut的想法。一个机器人摄像机听起来很简单--但为液态氩气环境设计它却带来了独特的挑战。

所有的电子元件都必须能够在极度寒冷的高压环境下工作。所有的材料都必须经受住从室温到低温的冷却，而不至于过度收缩或变脆而散架。任何移动部件都必须顺利移动，不能有油脂，否则会污染探测器。Pellico说："你不能让一些东西倒下，断裂和脱落，使一些东西短路，或污染液氩，或使噪音进入系统。