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The Aria cryogenic distillation plant, located in Sardinia, Italy, is a key component of the DarkSide-20k experimental program for WIMP dark matter searches at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. Aria is designed to purify the argon, extracted from underground wells in Colorado, USA, and used as the DarkSide-20k target material, to detector-grade quality. In this paper, we report the first measurement of argon isotopic separation by distillation with the 26 m tall Aria prototype. We discuss the measurement of the operating parameters of the column and the observation of the simultaneous separation of the three stable argon isotopes: Ar-36, Ar-38, and Ar-40. We also provide a detailed comparison of the experimental results with commercial process simulation software. This measurement of isotopic separation of argon is a significant achievement for the project, building on the success of the initial demonstration of isotopic separation of nitrogen using the same equipment in 2019.
Measurement of isotopic separation of argon with the prototype of the cryogenic distillation plant Aria for dark matter searches / Aaron, Here is the list of authors with the institutions removed: E.; Agnes, P.; Ahmad, I.; Albergo, S.; Albuquerque, I. F. M.; Alexander, T.; Alton, A. K.; Amaudruz, P.; Atzori Corona, M.; Ave, M.; Avetisov, I. Ch.; Azzolini, O.; Back, H. O.; Balmforth, Z.; Barrado Olmedo, A.; Barrillon, P.; Basco, A.; Batignani, G.; Bocci, V.; Bonivento, W. M.; Bottino, B.; Boulay, M. G.; Busto, J.; Cadeddu, M.; Caminata, A.; Canci, N.; Capra, A.; Caprioli, S.; Caravati, M.; Cargioli, N.; Carlini, M.; Castello, P.; Cavalcante, P.; Cavuoti, S.; Cebrian, S.; Cela Ruiz, J. M.; Chashin, S.; Chepurnov, A.; Chyhyrynets, E.; Cifarelli, L.; Cintas, D.; Citterio, M.; Cleveland, B.; Cocco, V.; Conde Vilda, E.; Consiglio, L.; Copello, S.; Covone, G.; Czubak, M.; D'Aniello, M.; D'Auria, S.; Da Rocha Rolo, M. D.; Davini, S.; De Cecco, S.; De Guido, G.; De Gruttola, D.; De Pasquale, S.; De Rosa, G.; Dellacasa, G.; Derbin, A. V.; Devoto, A.; Di Capua, F.; Di Noto, L.; Di Stefano, P.; Dolganov, G.; Dordei, F.; Ellingwood, E.; Erjavec, T.; Farenzena, S.; Fernandez Diaz, M.; Fiorillo, G.; Franchini, P.; Franco, D.; Funicello, N.; Gabriele, F.; Gahan, D.; Galbiati, C.; Gallina, G.; Gallus, G.; Garbini, M.; Garcia Abia, P.; Gendotti, A.; Ghiano, C.; Giganti, C.; Giovanetti, G. K.; Goicoechea Casanueva, V.; Gola, A.; Grauso, G.; Grilli di Cortona, G.; Grobov, A.; Gromov, M.; Guan, M.; Guerzoni, M.; Gulino, M.; Guo, C.; Hackett, B. R.; Hallin, A. L.; Hamer, A.; Haranczyk, M.; Hessel, T.; Hill, S.; Horikawa, S.; Hubaut, F.; Hucker, J.; Hugues, T.; Ianni, An.; Ippolito, V.; Jillings, C.; Jois, S.; Kachru, P.; Kemp, A. A.; Kendziora, C. L.; Kimura, M.; Kochanek, I.; Kondo, K.; Korga, G.; Koulosousas, S.; Kubankin, A.; Kuss, M.; Kuźniak, M.; La Commara, M.; Lai, M.; Lami, N.; Le Guirriec, E.; Leason, E.; Leoni, A.; Lidey, L.; Lippi, F.; Lissia, M.; Luzzi, L.; Lychagina, O.; Maccioni, N.; Macfadyen, O.; Machulin, I. N.; Manecki, S.; Manthos, I.; Mapelli, L.; Margotti, A.; Mari, S. M.; Mariani, C.; Maricic, J.; Marini, A.; Martínez, M.; Martoff, C. J.; Mascia, M.; Masoni, A.; Matteucci, G.; Mavrokoridis, K.; Maxia, C.; Mcdonald, A. B.; Messina, A.; Milincic, R.; Mitra, A.; Moharana, A.; Moioli, S.; Monroe, J.; Moretti, E.; Morrocchi, M.; Mróz, T.; Muratova, V. N.; Muscas, C.; Musico, P.; Nania, R.; Nessi, M.; Nikolopoulos, K.; Nowak, J.; Olchansky, K.; Oleinik, A.; Oleynikov, V.; Organtini, P.; Ortiz de Solórzano, A.; Pagani, L.; Pallavicini, M.; Pandola, L.; Pantic, E.; Paoloni, E.; Paternoster, G.; Pegoraro, P. A.; Pelczar, K.; Pellegrini, L. A.; Pellegrino, C.; Pesudo, V.; Piacentini, S.; Pietrofaccia, L.; Pino, N.; Pocar, A.; Poehlmann, D. M.; Pordes, S.; Pralavorio, P.; Price, D.; Ragusa, F.; Ramachers, Y.; Razeti, M.; Renshaw, A. L.; Rescigno, M.; Retiere, F.; Rignanese, L. P.; Ripoli, C.; Rivetti, A.; Roberts, A.; Roberts, C.; Rode, J.; Rogers, G.; Romero, L.; Rossi, M.; Rubbia, A.; Sabia, M. A.; Sabiu, G. M.; Salomone, P.; Sandford, E.; Sanfilippo, S.; Santone, D.; Santorelli, R.; Savarese, C.; Scapparone, E.; Schillaci, G.; Schukman, F.; Scioli, G.; Simeone, M.; Skensved, P.; Skorokhvatov, M. D.; Smirnov, O.; Smirnova, T.; Smith, B.; Spadoni, F.; Spangenberg, M.; Stefanizzi, R.; Steri, A.; Stornelli, V.; Stracka, S.; Stringer, M.; Sulis, S.; Sung, A.; Suvorov, Y.; Szelc, A. M.; Tartaglia, R.; Taylor, A.; Taylor, J.; Tedesco, S.; Testera, G.; Thieme, K.; Thorpe, T. N.; Tonazzo, A.; Tricomi, A.; Unzhakov, E. V.; Vallivilayil John, T.; Van Uffelen, M.; Viant, T.; Viel, S.; Vogelaar, R. B.; Vossebeld, J.; Wada, M.; Walczak, M. B.; Wang, H.; Wang, Y.; Westerdale, S.; Williams, L.; Wingerter-Seez, I.; Wojaczyński, R.; Wojcik, Ma. M.; Wright, T.; Xie, Y.; Yang, C.; Zabihi, A.; Zakhary, P.; Zani, A.; Zichichi, A.; Zuzel, G.; P. Zykova., M.. - In: THE EUROPEAN PHYSICAL JOURNAL. C, PARTICLES AND FIELDS. - ISSN 1434-6044. - 83:5(2023), pp. 1-13. [10.1140/epjc/s10052-023-11430-0]
Measurement of isotopic separation of argon with the prototype of the cryogenic distillation plant Aria for dark matter searches
Here is the list of authors with the institutions removed: E. Aaron;P. Agnes;I. Ahmad;S. Albergo;I. F. M. Albuquerque;T. Alexander;A. K. Alton;P. Amaudruz;M. Atzori Corona;M. Ave;I. Ch. Avetisov;O. Azzolini;H. O. Back;Z. Balmforth;A. Barrado Olmedo;P. Barrillon;A. Basco;G. Batignani;V. Bocci;W. M. Bonivento;B. Bottino;M. G. Boulay;J. Busto;M. Cadeddu;A. Caminata;N. Canci;A. Capra;S. Caprioli;M. Caravati;N. Cargioli;M. Carlini;P. Castello;P. Cavalcante;S. Cavuoti;S. Cebrian;J. M. Cela Ruiz;S. Chashin;A. Chepurnov;E. Chyhyrynets;L. Cifarelli;D. Cintas;M. Citterio;B. Cleveland;V. Cocco;E. Conde Vilda;L. Consiglio;S. Copello;G. Covone;M. Czubak;M. D'Aniello;S. D'Auria;M. D. Da Rocha Rolo;S. Davini;S. De Cecco;G. De Guido;D. De Gruttola;S. De Pasquale;G. De Rosa;G. Dellacasa;A. V. Derbin;A. Devoto;F. Di Capua;L. Di Noto;P. Di Stefano;G. Dolganov;F. Dordei;E. Ellingwood;T. Erjavec;S. Farenzena;M. Fernandez Diaz;G. Fiorillo;P. Franchini;D. Franco;N. Funicello;F. Gabriele;D. Gahan;C. Galbiati;G. Gallina;G. Gallus;M. Garbini;P. Garcia Abia;A. Gendotti;C. Ghiano;C. Giganti;G. K. Giovanetti;V. Goicoechea Casanueva;A. Gola;G. Grauso;G. Grilli di Cortona;A. Grobov;M. Gromov;M. Guan;M. Guerzoni;M. Gulino;C. Guo;B. R. Hackett;A. L. Hallin;A. Hamer;M. Haranczyk;T. Hessel;S. Hill;S. Horikawa;F. Hubaut;J. Hucker;T. Hugues;An. Ianni;V. Ippolito;C. Jillings;S. Jois;P. Kachru;A. A. Kemp;C. L. Kendziora;M. Kimura;I. Kochanek;K. Kondo;G. Korga;S. Koulosousas;A. Kubankin;M. Kuss;M. Kuźniak;M. La Commara;M. Lai;N. Lami;E. Le Guirriec;E. Leason;A. Leoni;L. Lidey;F. Lippi;M. Lissia;L. Luzzi;O. Lychagina;N. Maccioni;O. Macfadyen;I. N. Machulin;S. Manecki;I. Manthos;L. Mapelli;A. Margotti;S. M. Mari;C. Mariani;J. Maricic;A. Marini;M. Martínez;C. J. Martoff;M. Mascia;A. Masoni;G. Matteucci;K. Mavrokoridis;C. Maxia;A. B. McDonald;A. Messina;R. Milincic;A. Mitra;A. Moharana;S. Moioli;J. Monroe;E. Moretti;M. Morrocchi;T. Mróz;V. N. Muratova;C. Muscas;P. Musico;R. Nania;M. Nessi;K. Nikolopoulos;J. Nowak;K. Olchansky;A. Oleinik;V. Oleynikov;P. Organtini;A. Ortiz de Solórzano;L. Pagani;M. Pallavicini;L. Pandola;E. Pantic;E. Paoloni;G. Paternoster;P. A. Pegoraro;K. Pelczar;L. A. Pellegrini;C. Pellegrino;V. Pesudo;S. Piacentini;L. Pietrofaccia;N. Pino;A. Pocar;D. M. Poehlmann;S. Pordes;P. Pralavorio;D. Price;F. Ragusa;Y. Ramachers;M. Razeti;A. L. Renshaw;M. Rescigno;F. Retiere;L. P. Rignanese;C. Ripoli;A. Rivetti;A. Roberts;C. Roberts;J. Rode;G. Rogers;L. Romero;M. Rossi;A. Rubbia;M. A. Sabia;G. M. Sabiu;P. Salomone;E. Sandford;S. Sanfilippo;D. Santone;R. Santorelli;C. Savarese;E. Scapparone;G. Schillaci;F. Schukman;G. Scioli;M. Simeone;P. Skensved;M. D. Skorokhvatov;O. Smirnov;T. Smirnova;B. Smith;F. Spadoni;M. Spangenberg;R. Stefanizzi;A. Steri;V. Stornelli;S. Stracka;M. Stringer;S. Sulis;A. Sung;Y. Suvorov;A. M. Szelc;R. Tartaglia;A. Taylor;J. Taylor;S. Tedesco;G. Testera;K. Thieme;T. N. Thorpe;A. Tonazzo;A. Tricomi;E. V. Unzhakov;T. Vallivilayil John;M. Van Uffelen;T. Viant;S. Viel;R. B. Vogelaar;J. Vossebeld;M. Wada;M. B. Walczak;H. Wang;Y. Wang;S. Westerdale;L. Williams;I. Wingerter-Seez;R. Wojaczyński;Ma. M. Wojcik;T. Wright;Y. Xie;C. Yang;A. Zabihi;P. Zakhary;A. Zani;A. Zichichi;G. Zuzel;M. P. Zykova.
2023
Abstract
The Aria cryogenic distillation plant, located in Sardinia, Italy, is a key component of the DarkSide-20k experimental program for WIMP dark matter searches at the INFN Laboratori Nazionali del Gran Sasso, Italy. Aria is designed to purify the argon, extracted from underground wells in Colorado, USA, and used as the DarkSide-20k target material, to detector-grade quality. In this paper, we report the first measurement of argon isotopic separation by distillation with the 26 m tall Aria prototype. We discuss the measurement of the operating parameters of the column and the observation of the simultaneous separation of the three stable argon isotopes: Ar-36, Ar-38, and Ar-40. We also provide a detailed comparison of the experimental results with commercial process simulation software. This measurement of isotopic separation of argon is a significant achievement for the project, building on the success of the initial demonstration of isotopic separation of nitrogen using the same equipment in 2019.
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Il report seguente simula gli indicatori relativi alla propria produzione scientifica in relazione alle soglie ASN 2023-2025 del proprio SC/SSD. Si ricorda che il superamento dei valori soglia (almeno 2 su 3) è requisito necessario ma non sufficiente al conseguimento dell'abilitazione. La simulazione si basa sui dati IRIS e sugli indicatori bibliometrici alla data indicata e non tiene conto di eventuali periodi di congedo obbligatorio, che in sede di domanda ASN danno diritto a incrementi percentuali dei valori. La simulazione può differire dall'esito di un’eventuale domanda ASN sia per errori di catalogazione e/o dati mancanti in IRIS, sia per la variabilità dei dati bibliometrici nel tempo. Si consideri che Anvur calcola i valori degli indicatori all'ultima data utile per la presentazione delle domande.
La presente simulazione è stata realizzata sulla base delle specifiche raccolte sul tavolo ER del Focus Group IRIS coordinato dall’Università di Modena e Reggio Emilia e delle regole riportate nel DM 589/2018 e allegata Tabella A. Cineca, l’Università di Modena e Reggio Emilia e il Focus Group IRIS non si assumono alcuna responsabilità in merito all’uso che il diretto interessato o terzi faranno della simulazione. Si specifica inoltre che la simulazione contiene calcoli effettuati con dati e algoritmi di pubblico dominio e deve quindi essere considerata come un mero ausilio al calcolo svolgibile manualmente o con strumenti equivalenti.