Croacia expande su potencial en detectores de radiación y partículas
Para analizar cómo funciona el universo, los experimentos modernos de astrofísica, física nuclear y de partículas son fundamentales. Para llevarlos a cabo son necesarios unos sistemas de detección complejos cuyo diseño y comprobación requieren un conocimiento profundo en materia de física, electrónica e informática. Gracias al proyecto PaRaDeSEC, financiado con fondos europeos, el RBI ha mejorado su infraestructura para investigación, desarrollo y ensayos de detectores, sensores y sistemas electrónicos conexos. En 2018, durante la realización del proyecto, el instituto inauguró el Centro de Detectores Sensores y Electrónica (CDSE, por sus siglas en inglés). El mecanismo de financiación respaldó la movilidad transnacional de cinco expertos internacionales en el RBI. La sinergia efectiva entre los investigadores antiguos y los recientemente contratados, así como la colaboración con varias instituciones punteras internacionales impulsaron la capacidad de investigación del RBI. Principales logros En colaboración con el Instituto de Física de Helsinki y la Universidad de Xiangtan (China), el equipo del proyecto del RBI trabajó en el desarrollo de una nueva generación de detectores semiconductores que utilizan cristales de telururo de cadmio como material del sensor para la conversión directa de la radiación de rayos X y gamma. «Este material semiconductor disminuye la radiación de manera eficaz, lo que resulta en eficiencia eficacia de detección más elevada incluso con alto niveles de energía. Esta elevada sensibilidad en la detección de fotones únicos hace que sea ideal para las aplicaciones de imágenes médicas y de seguridad de información cuántica», señala el doctor Neven Soić, coordinador del proyecto. En la actualidad, se está trabajando en tipos de detectores de silicio especializados (como los detectores de deriva de silicio y los detectores de silicio) en combinación con contadores de centelleo. En colaboración con socios del proyecto de Australia, Japón, Eslovenia y Portugal, los investigadores también están probando un detector basado en carburo de silicio para respuestas de neutrones rápidas, destinado a aplicaciones de investigación de seguridad. Se hizo especial hincapié en la investigación de detectores de trazas de partículas. «Los detectores de píxeles de silicio permiten rastrear los trayectos de las partículas que surgen de las colisiones con una precisión extrema. Además son rentables, porque se producen con las mismas herramientas que se utilizan para crear circuitos integrados», explica el doctor Soić. En concreto, el equipo del RBI fue responsable de construir y calibrar módulos de 150 píxeles, que son cruciales en el experimento del Solenoide Compacto de Muones en la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN). Estas tareas fueron realizadas en colaboración con el Instituto Paul Scherrer de Suiza. «El RBI es uno de los pocos núcleos de producción de detectores de píxeles de silicio de nueva generación», añade el doctor Soić. Otras actividades se centraron en el desarrollo de mejoras electrónicas para las lecturas de los detectores. «Las perturbaciones frente a un evento son provocadas por partículas ionizantes o fotones de alta energía que chocan con circuitos electrónicos y cambian su estado. Aunque las propias perturbaciones frente a un evento no dañan permanentemente la funcionalidad del circuito, se encuentran en cantidades ingentes cerca de aceleradores de partículas de gran potencia como el Gran Colisionador de Hadrones», señala el doctor Soić. Un gran impacto PaRaDeSEC permitió al RBI obtener un gran número de instrumentos importantes para la investigación y la remodelación de los laboratorios. Esto incluye crear condiciones controladas de limpieza, temperatura y humedad del aire, mejorar la estabilidad de los sistemas eléctricos y reducir el nivel de ruido electrónico, lo que permite caracterizar y comprobar una nueva generación de detectores con unas características significativamente superiores a las de los utilizados actualmente para la investigación en el CERN. Los progresos del proyecto no solo benefician a la física nuclear y de partículas, sino también a la investigación básica y aplicada en ciencia de los materiales, ingeniería, medicina y ciencias ambientales. Las actividades del recientemente creado CDSE del RBI también ayudarán en el próximo proyecto O-ZIP, que está ligado a PaRaDeSEC. PaRaDeSEC mejorará considerablemente la reputación del RBI en la comunidad científica internacional y aumentará su participación en proyectos internacionales.
Palabras clave
PaRaDeSEC, Instituto Ruđer Bošković (RBI), detector de píxeles de silicio, sensor, perturbación frente a un evento, CERN, Croacia, Centro de Detectores Sensores y Electrónica (CDSE), detector de radiación, Solenoide Compacto de Muones
