5 de mayo de 2016

DETECTORES DE MUONES

Por Laboratorio de Física Experimental de Altas Energías
Departamento de Física y del Centro Científico y Tecnológico de Valparaíso, CCTVal
Universidad Técnica Federico Santa María

Proyecto contempla la construcción de detectores de partículas, específicamente de Muones, insertos en la denominada Pequeña Rueda del gran experimento Atlas.

Cápsula Detector de Partículas Experimento Atlas

Entrevista

 

Como parte de la colaboración internacional entre la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, y el Centro Científico Tecnológico de Valparaíso, CCTVaL, se comenzó la construcción de los prototipos de las piezas para el experimento ATLAS. Denominado como el más grande en la historia de la humanidad, este proyecto, de gran envergadura, compone el Gran Colisionador de Hadrones –un acelerador de partículas ubicado dentro de un túnel subterráneo con forma de anillo de 27 kilómetros, cerca de la frontera franco-suiza- el cual pretende dar respuesta a preguntas sobre cómo se inició el universo y de qué está hecho.

Esta iniciativa, que se desarrolla a través del equipo de Física Experimental de Altas Energías del CCTVaL, comprende la fabricación de piezas para la Pequeña Rueda de Muones, siendo estos detectores de muones denominados small-strip Thin Gap Chambers o sTGC. Estas piezas, serán parte de una serie de actualizaciones que tienen como fin mejorar las características de los detectores de partículas actuales, particularmente las de la Pequeña Rueda.

El experimento ATLAS, está constituido por varios detectores, conteniendo en su interior diferentes partes. Una de esas partes es aquella conocida como la Nueva Pequeña Rueda, la que está conformada por sectores denominados como Small Wheel y Large Wheel.

La Small Wheel o Pequeña Rueda está conformada por tres detectores de la misma tecnología sTGC pero de distintos tamaños. El más pequeño es el que está fabricando el equipo del CCTVaL. Este detector, que tiene 1.30 de alto, se conoce como cuádruple y está conformado por 4 cámaras de detectores de sTGC. Cada cámara es un detector individual, los que pasan a integrar las 140 unidades, conformando un total de 36 piezas sTGC.

Actualmente, el equipo del CCTVaL se encuentra en la última fase de su primera etapa, la que comprende diseñar, desarrollar y producir los 16 prototipos de sTGC. La segunda y final etapa comprenderá la producción en masa de 140 detectores sTGC, los que serán enviados a Suiza a mediados del 2017.

EL detector sTGC será el encargado de gatillar la adquisición de todo el resto de los detectores que conforman el Atlas. Además, podrá revelar desde qué punto se originan o salen las partículas, que en este caso son muones. De esta manera, estos sTGC comprenden muchas cámaras que están configuradas para detectar distintas partículas de alta energía, las cuales al momento de la colisión, podrán guardar ese “instante de tiempo” para que así los demás detectores conozcan la información de ese choque en particular.

Materiales

Las placas que está fabricando el equipo técnico del CCTVaL, están hechas de un material base de fibra de vidrio mezclada con resina epóxica y recubierta con una capa de cobre. Los materiales –que son importados desde China y EEUU- no difieren del material usado para hacer los circuitos electrónicos, sin embargo, su complejidad proviene de la fabricación que supone un paso a paso a largo plazo para el correcto funcionamiento de los detectores.

La construcción y armado de los sTGC se realizan encima de una mesa o tablero especial, la cual está recubierta con una película resistida de granito, un plano de cable y un cátodo. La separación entre un plano y otro es de 2.8 mm y eso se debe mantener uniforme a lo largo de toda la superficie, ya que la variación o inclinación de estos haría imposible el correcto funcionamiento de los detectores, por lo que se trabaja con una capacidad milimétrica.

Luego de que los prototipos de los sTGC estén listos y completados, se enviarán a la Pontificia Universidad Católica de Santiago en donde se les soldarán unas tarjetas electrónicas llamadas PCV que se insertan en los bordes del aparato y de ahí se envían al CERN para su evaluación.

La importancia del CERN –centro que está ubicado cerca de Ginebra, frontera entre Suiza y Francia- radica en la colaboración que existe entre más de 10.000 científicos alrededor de los cinco continentes, transformando al CERN en el laboratorio mundial de física de partículas por excelencia. Además, para la conformación de la Pequeña Rueda de Muones, Chile trabaja junto a China, Rusia, Canadá e Israel.

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