• Aventures científiques
  • Experimenta
  • Notícies
  • Pregunta
  • Jocs i recursos educatius
  • Turisme científic
  • Cerca avançada
  • Aventures científiques
  • Experimenta
  • Notícies
  • Pregunta
  • Jocs i recursos educatius
  • Turisme científic
  • Cerca avançada
Inici4: Construint un detector al nostre laboratori!
Tornar

4: Construint un detector al nostre laboratori!

29 gener, 2008

Hola neutrins!

Fa uns dies us parlàvem dels detectors de neutrins i de simulacions per ordinador. El següent pas que fem en la nostra feina és construir aparells nous que els anomenem prototips i que els anem provant al laboratori. Avui seguirem a l’IFAE la construcció d’un prototipus de detector que s’anomena càmera de projecció temporal (la seva abreviació en anglès és TPC). Però abans de tot us explicarem algunes coses.

Què són les TPC?

Doncs es tracta de detectors de partícules carregades que es varen inventar als anys 70 del segle passat per David Nygren (amic i col·laborador de l’IFAE). La idea és ben simple però no és trivial de construir.

Al missatge 3 varem veure que les partícules carregades es detecten perquè ionitzen (o sigui, arrenquen electrons dels àtoms) un medi material. Una TPC és un detector que utilitza gas com a medi material. Normalment, si no separem l’electró de la resta de l’àtom (s’anomena ió perquè té càrrega elèctrica) es combinen de nou i perdem la informació. Per tal d’evitar-ho, hi posem un voltatge molt intens. Com que les càrregues elèctriques són positives, en els ions (de color blau a la gràfica) i negatives en els electrons (de color verd a la gràfica) són arrossegades pel voltatge en direccions oposades i separades, de manera que no es recombinen. Si continuem aplicant el voltatge, el que s’esdevé és que els electrons s’arrosseguen a un costat del volum de gas i els ions a un altre. Només hem de mesurar-los en un extrem (a l’esquerra de la figura) i…ja tenim un detector!

És més, si el voltatge és molt uniforme, els electrons recordaran la seva posició en el volum de gas perquè es desplacen en línia recta. D’aquesta manera podem calcular la posició en la qual es va produir la interacció de la partícula.

En el proper missatge veurem com mesurar els electrons però heu de tenir en compte que en un gas típic tal com l’argó, es produeix, només, un centenar d’electrons per cada centímetre (un corrent elèctric típic d’1 amper suposa el pas de 6,24 × 1018  electrons en un segon!).

El prototipus de l’IFAE

Al nostre laboratori estem involucrats en dos projectes que necessiten d’una TPC. El projecte T2K que us vaig comentar al missatge 3, i un altre que cerca una desintegració molt rara d’alguns nuclis; això ens aporta informació sobre la naturalesa dels neutrins. Per aquest projecte estem dissenyant una TPC que funcionarà amb un gas molt especial (i caríssim!), el Xenó, a una pressió que és unes 10 vegades la de l’atmosfera (tal com estar sota l’aigua a uns 90 metres de fondària!),

Abans que res, però, s’ha d’estar segurs que els conceptes bàsics funcionen i que es poden obtenir els resultats que esperem. Per a fer això és necessari un petit prototipus. El volum exterior és d’alumini i és necessari per a contenir el gas. A l’interior (segona imatge) podem observar, en color verd, l’estructura que procura que es mantingui un voltatge uniforme (els electrons flueixen com a la figura anterior: de dreta a esquerra.

Ara mateix està en fase de disseny, tal com podeu veure a les fotografies: tant el seu exterior com el seu interior. Però al llarg de la nostra aventura amb els neutrins a Recerca en Acció, esperem anar-vos explicant com va funcionant i com progressa aquest experiment. Esteu a l’aguait!

Thorsten Lux i Federico Sánchez

Prototipus de TPC a Ginebra

Fotografia d’un prototipus de TPC construit a Ginebra. El cilindre verd és un imà mentre que el cilindre d’alumini és el volum que conté el gas. Al centre mateix es pot veure l’electrònica de lectura.

Succés real

Això no és un esquema…és un succés real!

Vol dir que no és pas una simulació sinó que dos muons (llegiu el missatge 2 sobre les partícules elementals! ) varen creuar el detector i els varem mesurar. Els punts representen la ionització produïda pels dos muons al creuar el volum del detector.

Exterior de la TPC a Ginebra

Exterior del volum de la TPC al CERN, una vegada que s’ha extret de dins de l’imà durant la instal·lació del prototipus al CERN ajudat per membres de la Universitat de Ginebra, amb els quals tenim una estreta col·laboració.

Interior de la TPC a Ginebra

Interior del volum de la TPC al CERN. S’hi pot observar l’estructura interna de fils que permeten l’aplicació d’un voltatge uniforme.

Aquesta caixa està reciclada d’un experiment anterior, que a la vegada, va reciclar l’imà d’un altre experiment anterior.

Aquí el reciclatge és una tasca normal en la construcció de prototipus, Així es minimitza la feina que s’ha de duu a terme i el número d’elements nous que s’han de provar.

Imatge dinàmica d'un detector TPC

En aquestes imatges es mostra el funcionament d’un detector del tipus TPC. Unes partícules amb càrrega elèctrica entren per dalt del detector ionitzant el medi (ions, marcats amb color blau i electrons, marcats amb color verd). La presència d’un fort voltatge elèctric separa les càrregues negatives i positives, mentre les arrossega als extrems del detector on són mesurades.

Exterior prototipus TPC

Imatge exterior del prototipus del detector del tipus TPC que està essent dissenyat a l’IFAE i que haurà de suportar una pressió de 10 atmosferes en l’interior.

Interior prototipus TPC

Imatge de l’interior del prototipus del detector del tipus TPC que està essent dissenyat a l’IFAE.

Aquesta imatge mostra l’estructura (que està destacada en color verd) que permet aplicar alts voltatges (uns 20.000 volts: recordeu que a casa només teniu 220 volts!) i permet que el voltatge sigui uniforme dins el detector.

Etiquetes: Electrònica, Els neutrins !, Energia, Enginyeria, Física, Metodologia de treball, Món microscòpic, Nanotecnologia, Tecnologia

Comparteix!
Tweet

Respondre Cancel·la les respostes

Equip Investigador

José Luís

Federico

Federico

Veure tot l'equip »

Diari de Recerca

El projecte »

Missatge 15 – El projecte s’acaba…

Missatge 14 Una mica d’històries de neutrins!

Missatge 13 – NEMO 3: Investigant la naturalesa dels neutrins.

Missatge 12 – El Laboratori Nacional de Canfranc.

Missatge 11 – Un imant per al T2K.

10: Fer guàrdies en l’experiment SciBooNE

9: Els butlletins sobre Neutrins

8: Els Neutrins i la Supernova 1987A

7: Els viatges al Japó i l’experiment T2K

6: Reconstrucció del Superkamiokande

5: Construint un detector

4: Construint un detector al nostre laboratori!

3: Com podem observar els neutrins?

2: Quines són les partícules elementals?

1: Us donem la benvinguda al món dels neutrins!

Piulades recents

  • 🎨Ajudem a emplenar les xarxes amb dibuixos de 👩‍🔬científiques! Participa en el concurs de @icmabCSIC! 👇 https://t.co/YZlpECZfDY
  • 📣Es posa en marxa a l'Hospitalet el programa #PetitsTalentsCientífics per fomentar l’interès per les #ciències entr… https://t.co/0Dlpgobl79
  • RT @fundaciorecerca: ⌛️#Taldiacomavui de 1897 va néixer la física Caroline Emilie "Lili" Bleeker, que va dissenyar i fabricar instruments ò…
Amb el suport de:
Copyright © 2014 Design by FCRi.cat.
  • Qui som
  • Contacte
  • Avís legal
  • RSS
Atenció! Aquest lloc web utilitza cookies i tecnologies similars. Si no canvia la configuració del seu navegador, vostè n’accepta l’ús.
Veure política de privacitat i condicions d’ús
Acceptar