Le CERN participe à un projet, appelé ARIA, pour la construction d'une tour de distillation de 350 mètres de haut qui servira à purifier l'argon liquide (LAr) à des fins scientifiques et, dans une seconde phase, usage médical.

La tour pleine, composé de 28 modules identiques plus un module spécial haut (condenseur) et bas (re-bouilleur), sera installé sur un site minier désaffecté en Sardaigne, Italie. Le projet est dirigé par l'Institut national italien de physique nucléaire (INFN) et a été lancé pour fournir l'argon le plus pur possible à l'expérience internationale sur la matière noire DarkSide aux laboratoires nationaux du Gran Sasso de l'INFN.

DarkSide est une chambre à projection temporelle d'argon liquide à double phase qui vise à détecter le passage éventuel d'une particule de matière noire sous la forme d'une particule massive à interaction faible (WIMP) lorsqu'elle heurte les noyaux d'argon contenus dans le détecteur. Étant donné que cette interaction WIMP-noyaux devrait être extrêmement rare, le détecteur ne doit contenir que l'argon le plus pur possible, afin de ne pas produire accidentellement un signal parasite.

ARIA a été conçu pour produire cet argon extra-pur. L'argon atmosphérique contient de nombreuses « impuretés » telles que l'eau, oxygène, krypton et argon-39, un isotope de l'argon, qui sont toutes des sources de signaux indésirables. L'argon provenant de sources souterraines est déjà appauvri de l'isotope argon-39 par un facteur de 1400, mais ce n'est toujours pas suffisant pour la recherche sur la matière noire. ARIA est conçu pour purifier l'argon souterrain par un facteur 100 supplémentaire, ne laissant que l'isotope radio-stable argon-40, en exploitant un principe physique très simple :les deux isotopes ont une volatilité différente, ce qui signifie que l'argon-39 se vaporisera plus rapidement que l'argon-40 car il a un nucléon de moins dans son noyau.

Le gaz argon est injecté en tête de colonne, où le condenseur le transforme en argon liquide. L'argon liquéfié commence à tomber à travers une série de filtres répartis le long de la colonne, où il est progressivement purifié. Au fond, la chaudière retransforme l'argon liquide en gaz et par une série de tubes le ramène au condenseur, où le processus recommence. Comme la distillation se produit à des températures cryogéniques, l'ensemble du processus se déroule dans un cryostat isolé sous vide.

Les modules d'ARIA sont en cours de construction chez Polaris, une entreprise à la périphérie de Milan, Italie. Les modules sont ensuite amenés au CERN, où, un par un, ils sont en cours de test d'étanchéité par le vide, Groupe Surfaces et Revêtements (VSC) du Département Technologie. Vendredi, 24 novembre, les modules supérieur et inférieur ainsi qu'un module standard ont été amenés au bâtiment 180 et alignés pour vérifier précisément leur alignement, géométrie et interfaces d'interconnexion, avant le soudage. Après ça, les trois modules seront emmenés en Sardaigne, où ils seront assemblés verticalement, initialement hors sol, pour démarrer l'exploitation et tester leur fonctionnalité avant d'assembler la colonne complète dans le puits de la mine.

ARIA devrait être entièrement assemblé d'ici la fin de 2018 et démarrer ses opérations en 2019. Une fois la technique éprouvée, de nombreux autres composants d'air, comme l'oxygène-18, azote-15 et carbone-13, pourrait être distillé en appliquant le même procédé. Ces éléments ont des applications importantes dans de nombreux domaines de la recherche et de la technologie, y compris les techniques de diagnostic pour la détection du cancer.