La materia oscura, cuya naturaleza sigue siendo desconocida hasta la fecha, constituye la mayor parte de la materia de nuestro universo, donde está presente en cantidades cinco veces mayores que la materia ordinaria. Por tanto, la comprensión de su naturaleza sigue siendo uno de los principales ámbitos de investigación de la física fundamental, ya que supondría una contribución decisiva a infinidad de estudios sobre cosmología, física y astrofísica.
El proyecto Aria, iniciado en 2015, forma parte del experimento DarkSide-20k, realizado en los Laboratorios Nacionales Gran Sasso (LNGS) del Instituto Italiano de Física Nuclear (INFN), cuyo objetivo es detectar la presencia de materia oscura.
El experimento DarkSide-20k está dirigido por la Colaboración Científica Internacional DarkSide, en la que trabajan más de 500 investigadores de universidades e institutos de investigación de todo el mundo.
Para llevar a cabo el experimento, los investigadores utilizarán un detector que emplea argón líquido como centelleador para detectar la interacción de las WIMP (siglas en ingles de Weakly Interacting Massive Particles o partículas masivas débilmente interactuantes), una especie de partículas que algunas teorías consideran entre las candidatas más prometedoras como componentes de la materia oscura. Para realizar esto, se necesitarán grandes cantidades de argón empobrecido, es decir, sin el isótopo 39. Esto ha llevado al desarrollo de dos proyectos del INFN relacionados con DarkSide: Urania y Aria.
La primera es la construcción de una instalación en Colorado, donde se ha encontrado una fuente de argón limpia bajo tierra, protegida de los rayos cósmicos y, por tanto, no contaminada por ellos. Gracias al proyecto Urania, iniciado a su vez por el INFN, el argón empobrecido que se obtenga se transportará a Cerdeña, donde se filtrará y purificará mediante el proyecto Aria. Por último, el argón puro se introducirá en el detector DarkSide-20 de los laboratorios nacionales Gran Sasso con fines de investigación.
El Proyecto Aria consiste por tanto en la construcción de una columna de destilación para la producción de argón superpuro, así como un sistema de refrigeración de nitrógeno líquido basado en los equipos de Vanzetti Engineering, empresa italiana conocida por fabricar bombas y sistemas criogénicos para muchos proyectos importantes relacionados sobre todo con el procesamiento de gas natural licuado, pero también con el procesamiento de gases presentes en el aire. La compañía ha proporcionado dos bombas de relanzamiento del nitrógeno líquido, que se utilizan para trasladar el nitrógeno líquido desde el fondo hasta la parte superior de la columna. Son dos bombas criogénicas redundantes idénticas de la serie VT-1, cada una de las cuales actúa como reserva de la otra.
Este movimiento contribuye a la purificación extrema del argón mediante ciclos repetidos de evaporación y condensación, con el objetivo último de eliminar las sustancias no deseadas que pudieran alterar los resultados de los experimentos científicos realizados sobre la materia oscura.
