IGFAE

El personal investigador del IGFAE ha trabajado desde 2008 en la actualización del subdetector de vértices del experimento LHCb del CERN, y el trigger de nivel más alto (HLT). El desarrollo del nuevo VELO finalizó en mayo de 2022 con la instalación de la segunda mitad del detector en la caverna del acelerador. En el Instituto se desarrollaron los sensores, el ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), la electrónica y el sistema de vacío y refrigeración. VELO es un instrumento que ayudará a averiguar por qué existe en el universo más materia que antimateria en el periodo de funcionamiento actual (Run3) del LHC que comenzó sus operaciones en junio de 2022.

El Observatorio Pierre Auger, ubicado cerca de la localidad de Malargüe, en la provincia de Mendoza (Argentina), es el detector de rayos cósmicos de ultra-alta energía (UHECR) más grande y preciso del mundo. El IGFAE ha estado involucrado en la construcción y operación de este Observatorio desde sus comienzos en 2002, liderando la participación española.

En 2022, el IGFAE contribuyó de manera muy importante al artículo que describe los resultados de la fase 1 de toma de datos (entre 2008 y 2020) del Observatorio Pierre Auger en lo que respecta a la determinación de las direcciones de llegada de los rayos cósmicos de ultra-alta energía (Arrival Directions of Cosmic Rays above 32 EeV from Phase One of the Pierre Auger Observatory. A. Aab et al. – The Pierre Auger Collaboration – Astrophysical Journal 935 (2022) 170. DOI: 10.3847/1538-4357/ac7d4e). Como resultado de esta iniciativa, también en 2022 el IGFAE ha participado directamente en la creación del catálogo de los 100 eventos de rayos cósmicos más energéticos detectados en el Observatorio Pierre Auger, que ilustra la calidad de los datos recogidos en el Observatorio.

DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) es la colaboración internacional para el desarrollo de uno de los experimentos de neutrinos más sofisticados jamás construido, en el mundo. Durante 2022, el IGFAE ha trabajado en el futuro detector de neutrinos de EE.UU. Sus actividades se han centrado principalmente en el emplazamiento del llamado Detector Cercano (ND o Near Detector) de DUNE como parte del sistema ND-GAr (Gaseous Argon).

Asimismo, se está explorando la posibilidad de implementar por primera vez la detección de centelleo primario (‘T0’) en un detector Time-Projection-Chamber gaseoso operado en un haz de neutrinos. La aparición de esta nueva dirección tecnológica, que el IGFAE está estudiando de manera pionera, tiene dos vertientes: por una parte, la disponibilidad de haces de neutrinos ultra-intensos (como los provenientes del acelerador Fermilab en EE.UU.) que permiten la operación en fase gaseosa; y por otra, los grandes progresos realizados en el desarrollo de fotosensores basados en silicio. Todo ello está unido a los avances en la comprensión en detalle del transporte de electrones y los procesos de centelleo en gases de alta presión, a los que también ha contribuido el IGFAE.

NEXT es una colaboración internacional compuesta principalmente por instituciones españolas: IFIC (Valencia), DIPC (Donosti) e IGFAE (Santiago) y de EE.UU.: FermiLab (Chicago, Illinois), University of Texas at Arlington y University of Harvard (Massachusetts). Su objetivo principal es la construcción del detector NEXT-100 en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC) en España, para la búsqueda de la desintegración doble beta sin neutrinos del núcleo de Xenón 136. Si esta desintegración fuese descubierta, se demostraría que el neutrino es su propia antipartícula, lo que supondría un cambio paradigmático en nuestra compresión de la Física de Partículas y Cosmología de Universo.

El IGFAE ha participado en la preparación y estimación de las capacidades del detector NEXT-100, cuya construcción está casi finalizada y que se espera pueda comenzar a tomar datos en el LSC en el año 2023. El grupo NEXT del IGFAE también ha participado en 2022 en el análisis de datos de prototipos más pequeños como DEMO++, instalado en IFIC (Valencia), y NEXT-White ubicado en el LSC, así como en desarrollos para incrementar el volumen de detección de NEXT-100 (NEXT-HD) y sus capacidades de detección de la desintegración doble beta sin neutrinos (NEXT-Bold).

El IGFAE desarrolla un programa científico en la mayor instalación de Física Nuclear del mundo, FAIR (https://fair-center.eu/), que se está construyendo en Alemania. Este proyecto utiliza reacciones nucleares inducidas por haces de proyectiles exóticos a energías relativistas para caracterizar los mecanismos de reacción y obtener información acerca de la estructura y dinámica de los sistemas nucleares lejos de la estabilidad en el experimento R3B. En 2022 R3B ha desarrollado una importante actividad experimental con una participación muy relevante del equipo del IGFAE.

Desde el IGFAE se lidera el primer experimento de fisión S455 inducida por un haz relativista de 238U sobre un blanco de LH2 en régimen quasielástico (p,2pf). El personal del centro también participaen la preparación de la campaña de medidas en R3B (montaje, pruebas de funcionamiento, desarrollo de software) para 2022 dedicadas al estudio de las correlaciones de corto alcance en materia nuclear exótica, así como en la preparación de Letters of Intent organizada por FAIR para definir la estrategia de la colaboración R3B en los años 2023 – 2025. Desde el punto de vista instrumental, el IGFAE ha centrado su contribución en los detectores que se encuentran en la zona del blanco de R3B y, durante más de 10 años, liderando la construcción de CALIFA. Actualmente, este trabajo se desarrolla en el sector CEPA.