Saltar ao contido principal
Xornal

A USC coordina o deseño dun detector de núcleos atómicos ‘exóticos’

No proceso participaron científicos de 13 centros de investigación de Alemaña, Suecia, Portugal, Rusia e España, baixo a coordinación da profesora Dolores Cortina

Actualizada: 19-02-2013 14:36 . INVESTIGACIÓN
Comparte esta noticia en Facebook Comparte esta noticia en Del.icio.us Comparte esta noticia en Meneame Comparte esta noticia en Google Bookmarks Comparte esta noticia en Yahoo

Vista aérea da instalación FAIR na que se construirá o experimento R3B que albergará o calorímetro CALIFA
O comité de expertos de FAIR, unhas das instalacións europeas de referencia en investigación en física nuclear, acaba de aprobar o deseño do detector CALIFA, dando así luz verde á súa construción, que deberá estar finalizada en 2018. CALIFA é un dos detectores do experimento R 3B, que estudará a estrutura de núcleos atómicos ‘exóticos’, deseñado por un equipo internacional liderado pola USC e formado por científicos de 13 centros de investigación de Alemaña, España, Suecia, Portugal e Rusia.
 
O experimento R 3B estudará a estrutura e dinámica de núcleos atómicos moi afastados da estabilidade. Estes núcleos, denominados 'exóticos’ polos científicos, teñen unha composición moi desigual no número de protóns e neutróns que os constitúen, o que os converte en inestables e, xa que logo, de curta duración. O sistema de aceleradores de FAIR permitirá que feixes moi intensos de núcleos estables se aceleren a enerxías ‘relativistas’, isto é, velocidades próximas ás da luz, producindo estes núcleos exóticos.
 
Os núcleos exóticos chegarán ao experimento R 3B para chocar contra un branco e estudar así os produtos da súa desintegración. Estes estudos permitirán comprender mellor os núcleos atómicos, as primeiras estruturas complexas de materia ligadas pola interacción forte (unha das catro forzas fundamentais da Natureza), así como reproducir e estudar no laboratorio as reaccións que teñen lugar nas estrelas e que explican a orixe dos elementos químicos no Universo e os procesos de evolución estelar.
 
CALIFA é un detector que se sitúa ao redor do branco de R 3B no que ocorren as reaccións e permitirá determinar a enerxía das partículas producidas nelas. “O que fai de CALIFA un detector novedoso en física nuclear son o amplo rango de enerxías no que traballa e a súa versatilidade xa que actuará non só como un calorímetro senón tamén como un espectrómetro”, destaca a responsable do proxecto, a profesora da USC Dolores Cortina Gil.
 
A principal contribución da Universidade de Santiago a CALIFA consiste no deseño das células de detección, formadas por cristais de ioduro de cesio, axustadas a fotosensores de gran superficie. A colaboración dos investigadores da USC inclúen o deseño conceptual do detector, a definición dos cristais centelladores e fotosensores que o compoñen, así como o desenvolvemento dun programa de simulación detallado. Ademais, dende a USC se construíron diferentes prototipos do detector que permiten caracterizar a súa resposta en condicións de irradiación.
 
O novo detector é capaz de medir radiación gamma con enerxía dende cen kiloelectronvoltios (keV) ata partículas lixeiras cargadas con centenas de megaelectronvoltios (MeV). Para abarcar esta amplitude de rango de enerxías, os investigadores españois deseñaron un instrumento moi segmentado constituído por unhas 3.000 células de detección. As partes están encaixadas nunha estrutura de fibra de carbono de tan só 250 micras.
 
Colaboración internacional
“Con todo isto conseguimos reducir ao mínimo a ‘materia morta’ no detector, combinando unha boa resolución en enerxía e mantendo a eficiencia de detección”, explica Dolores Cortina. A electrónica, concibida especificamente para este proxecto, foi desenvolvida por científicos alemáns con participación española, mentres que no deseño da estrutura mecánica colaboraron científicos da Universidade de Vigo, e realizouse en colaboración coa Universidade de Santiago e o Instituto de Estrutura da Materia (IEM-CSIC). As técnicas utilizadas no deseño, construción e análise e tratamento de sinais recolleitos con CALIFA son aplicables á imaxe médica, tanto no ámbito de sistemas de detección como en técnicas de reconstrución por software das mesmas.
 
Seis anos de traballo previo
Para Cortina, a aprobación do deseño de CALIFA “supón a validación dun traballo que levamos realizando durante os últimos seis anos”. Ademais, marca o inicio da fase de construción da parte afastada ao branco onde impactan os feixes, que é a que se aprobou. En paralelo, os investigadores españois teñen que completar o deseño da parte dianteira do detector. En 2018 o detector completo debe estar finalizado, posto que R 3B será o primeiro en “estrear” os feixes de FAIR.
 
O custo final de CALIFA estímase en 5 millóns de euros. Os científicos españois propuxeron contribuír na construción de ata un 30% dos módulos de detección, así como a estrutura mecánica, particularmente a súa parte interna realizada en fibra de carbono que sustenta os cristais centelladores.
 
Consorcio internacional
FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research) é un consorcio internacional onde traballan 3.000 científicos de 40 países que se constrúe cerca do laboratorio GSI en Darmstadt (Alemaña). Contará con catro aceleradores (un lineal e tres sincrotróns) que poderán acelerar feixes de ións estables e exóticos e antiprotóns con intensidades sen precedentes e a grandes enerxías, ata 30 xigaelectronvoltios (GeV) por unidade de masa do núcleo atómico.

 Ademais, FAIR é unha das infraestruturas científicas prioritarias para a Comisión Europea recollida na súa lista ESFRI. O seu custo cífrase en 1.186 millóns de euros, financiados ao 75% polo goberno alemán e ao 25% polos países participantes. Uns 200 científicos de dez universidades españolas (Autónoma e Complutense de Madrid, Granada, Huelva, Politécnica de Cataluña, Salamanca, Santiago de Compostela, Sevilla, Valencia e Vigo); e dous institutos do CSIC, o Instituto de Física Corpuscular (IFIC) e Instituto de Estrutura da Materia (IEM), traballan activamente no proxecto. A participación española conta co apoio do Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas e Nuclear (CPAN), proxecto Consolider-Enxeño 2010.


Outras imaxes


Dolores Cortina e Héctor Álvarez, do equipo que dende a USC coordinou o deseño de Califa, no laboratorio de cristais

Apariencia do calorimetro CALIFA a escala