Le projet de recherche ARIA prévoit la construction en Sardaigne d’une tour de distillation cryogénique de 350 mètres de haut, pour produire de l’argon ultra-pur à des fins d’expérience sur la matière noire. Le constructeur Vanzetti a été choisi pour fournir deux pompes cryogéniques de la série VT-1. Une jolie mise en avant de l’importance des pompes cryogéniques dans certaines applications industrielles particulières.

Débuté en 2015, le projet Aria consiste en la construction d’une tour de distillation cryogénique en Sardaigne en vue de la production d’isotopes stables enrichis et de très grande pureté, ainsi que d’un système de réfrigération de l’azote liquide.

L’équipement de Vanzetti Engineering va notamment intervenir dans ce circuit de réfrigération auxiliaire par la fourniture de deux pompes de suralimentation de l’azote liquide, qui servent à déplacer l’azote liquide du bas vers le haut de la colonne. Il s’agit de deux pompes cryogéniques alternatives de la série VT-1, chacune servant de pompe de secours à l’autre.

Dans ce procédé, on assiste à un échange thermique continu entre deux fluides cryogéniques, ce qui entraîne une transition naturelle des couches d’argon plus lourdes dans la colonne. Ce mouvement contribue à une purification extrême de l’argon par le biais de cycles répétés d’évaporation et de condensation, en poursuivant comme objectif ultime d’éliminer les substances indésirables susceptibles d’altérer les résultats des expériences scientifiques sur la matière noire.

Les pompes cryogéniques un transfert optimal de l’azote liquide en environnement difficile

Le projet a, en outre, nécessité l’aménagement d’un puits dans un sous-sol afin de bien ancrer la colonne de distillation, qui mesure environ 350 mètres de haut, car il serait impossible de construire en surface une structure de soutien présentant de telles dimensions. C’est ainsi qu’est née l’idée d’exploiter le puits de 350 mètres de profondeur de la mine de charbon située dans la province de Sardaigne du Sud.

Les pompes cryogéniques sont l’un des rares éléments du système à être installés au fond du puits de mine : elles ont été justement choisies car, en plus de garantir une hauteur de refoulement de 350 mètres, elles sont en mesure de fonctionner de manière optimale, même dans des environnements fermés et humides, et ce de manière continue dans le temps.

FOCUS : Le projet ARIA pour découvrir de la matière noire ?

Cette recherche fait partie intégrante de l’expérience DarkSide-20k, réalisée dans les laboratoires nationaux italiens du Gran Sasso et dont l’objectif est de détecter la présence de matière noire.

En effet, la matière noire, dont la nature reste inconnue à ce jour, constitue la majeure partie de la matière qui compose notre univers, où elle est présente en quantité cinq fois supérieure à la matière ordinaire. La compréhension de sa nature demeure par conséquent l’un des principaux domaines de recherche en physique fondamentale, car elle apporterait une contribution décisive aux études en cosmologie, en physique et en astrophysique.

Pour mener à bien cette expérience, les chercheurs auront recours à un détecteur qui utilise l’argon liquide comme scintillateur pour déceler l’interaction des WIMP (Weakly Interacting Massive Particle). Selon certaines théories, ce type particulier de particule est l’un des candidats les plus prometteurs pour constituer la matière noire. De grandes quantités d’argon appauvri, c’est-à-dire dépourvu de l’isotope 39, seront nécessaires pour réaliser cette expérience.