Hola neutrins!

En l’últim missatge un vaig prometre que us explicaria com es detecten els electrons en una TPC. Ara ho faré! I a més a més us explicaré algunes de les activitats que realitzem aquí a l’IFAE.

Detectant electrons en una TPC

El número d’electrons d’ionització són molt pocs, com ja us he anat comentant en missatges anteriors. Per tant, l primer que s’ha de fer és augmentar el número, o sigui amplificar el senyal.

Per això, utilitzem el mateix gas i augmentem el voltatge així accelerem els electrons d’ionització que arrenquen altres electrons d’ionització qeu són, a la vegada, accelerats, i així unes quantes vegades. D’aquesta manera podem obtenir varis milers d’electrons per cada electró d’entrada, en un procés semblant a una allau de neu. Aquests electrons formen un petit corrent elèctric que es pot mesurar. El procés és molt similar a com funcionen els fotomultiplicadors de l’experiment Superkamiokande per tal d’amplificar el senyal dels neutrins que detecta.

En els projectes de l’IFAE n’utilitzem un tipus especial que s’anomenen MicroMegas i que es produeixen únicament al laboratori CERN de Ginebra.

Producció i tests de MicroMegas

Les MicroMegas són uns aparells molt delicats. Per això, després de la seva producció han de passar per una sèrie de controls de qualitat. Aquí és on l’IFAE hi està contribuent, conjuntament amb col·laboradors de la Universitat de Ginebra i del laboratori CEA-Saclay a Paris.

Els experiments de física de partícules són cars i difícils de construis, així que, normalment, es formen col·laboracions internacionals que aporten coneixement, l’experiència i els diners necessaris per a la seva construcció. Per exemple, en l’experiment T2K, en construcció al Japó, hi ha col·laboradors d’Alemanya, Canadà, Corea, França, Itàlia, Japó, Espanya (l’IFAE i un grup investigador de València), EEUU, Polònia, Regne Unit, Rússia i Suïssa.

Per al control de qualitat de les MicroMegas, hem dissenyat un sistema que desplaça una font radiactiva (o sigui, que emet radiació, e aquest cas Rajos X) per la superfície del mòdul. Així podem entendre si els mòduls es comporten de forma uniforme i d’acord amb les especificacions.

Incloent sistemes de gas, lectura dels detectors, alts voltatges i un sistema de control automàtic per a posar la font radiactiva a àrees concretes del detector.

De tot això, s’obtenen mapes de resposta dels detectors que hem d’analitzar per tal decidir si són bons o no. Però això, no us ho puc mostrar, encara, perquè els científics som molt previnguts de publicar coses quan encara no les hem entés del tot.

Part del problema és com treballar a tanta distància, si l’experiment està a Ginebra!

Per una banda, hem de viatjar a Ginebra molt sovint, almenys durant el període d’instal·lació. Hi ha vegades que inclús ho fem en 1 dia: sortim de Barcelona a les 7:00 h del matí, arribem al laboratori a les 9:00 h, treballem tot el dia i tornem cap a casa cap a les 19:00 h.

Per una altra banda, algunes de les tasques es poden fer a distància. Ens connectem via internet a les màquines de control de Ginebra i treballem així, tot comunicant-nos amb els nostres col·laboradors per telèfon o per vídeo-conferència.

Fins al proper missatge!

Federico Sánchez

Fotografia de la col·laboració de l’experiment T2K presa al laboratori japonès KEK.

Fotografia del detector emprat al CERN per tal de caracteritzar els mòduls de lectura de la TPC. La caixa verda conté el gas, l’estructura d’alumini soporta l’electrònica de lectura que tapa el mòdul MicroMega que s’està provant.

La font radiactiva es mou amb un motor pas a pas: vegeu la columna negra del fons. Al final, tota la informació es transmet per una fibra òptica que apareix a la part inferior dreta de la placa d’alumini.

Sistema complet de caracterització de mòduls MicroMegas. El detector està al centre, la columna de l’esquerra és el sistema de control del gas que circula pel detector. la columna de la dreta soporta part de les fonts de voltatge necessàries per a l’operació.

Tota la informació s’emmagatzema en un ordinador (un PC com el que hi ha a les cases!).

A la fotografia veiem a en Federico Sánchez en el procés de construcció de l’amplificador dels electrons produïts en la ionització del gas. El procés de construcció és molt delicat i necessita ambients molt nets.

 

Imatge d’un detector que permet amplificar el número d’electrons produïts en la ionització del gas. El color daurat és degut al coure que recobreix les superfícies; el verd és fibra de vidre, un material comú en les plaques electròniques d’ús corrent.