Diari de recerca | Tecnologia i enginyeria

Hola neutrins!

Avui ens n’anem a Chicago a veure com treballen els físics de neutrins quan estan prenent dades experimentals. Abans, però, et presentaré un experiment en el qual hi estem treballant els científics de l’IFAE i que s’anomena SciBooNE.

SciBooNE

SciBar Booster Neutrino Experiment (SciBooNE) està situat al Fermi National Accelerator Laboratory als Estats Units. Es tracta d’un experiment d’interacció de neutrins i antineutrins a baixes energies (al voltant d’1 GeV que és la massa del protó).

Un dels objectius de l’experiment és millorar la mesura de les propietats i les probabilitats d’interacció de neutrins amb la matèria a aquestes energies. Aquestes mesures són importants per a experiments d’oscil·lació de neutrins (vegeu el missatge 7), en les quals, les probabilitats d’interacció són una important font d’incertesa. Un altre dels objectius és el d’obtenir les primeres mesures de probabilitats d’interacció d’antineutrins a baixes energies.

L’experiment SciBooNE consta de tres detectors, col·locats en la direcció del feix de neutrins i un darrere de l’altre. El primer d’ells és un detector de centelleig (SciBar), darrere aquest es troba un calorímetre electromagnètic (EC) i un detector de muons (MRD). El detector SciBar permet reconstruir les trajectòries de les partícules quan aquestes dipositen energia al seu interior. L’objectiu és similar al d’una TPC malgrat que el modus de funcionament és diferent (vegeu el missatge 5). Aquest detector actua com una diana pel feix de neutrins, és a dir, la major part de les interaccions de neutrins es produeixen a l’interior del SciBar. La funció del calorímetre és atrapar fotons i electrons procedents de les interaccions de neutrins. Per últim, el MRD s’encarrega d’atrapar els muons que són les partícules carregades més evasives.

Construcció i guàrdies

Com en tot experiment de física, l’SciBooNE s’ha desenvolupat seguint aquestes quatre fases: disseny, construcció, instal·lació, presa de dades i anàlisi de les dades. Les dues primeres fases varen ser desenvolupades en un període extraordinàriament curt, només en 1 any (normalment, aquestes fases triguen anys si es tracta de la física de les partícules). Aquesta particularitat s’ha pogut dur a terme mercès a que dos dels tres detectors (SciBar i EC) provenen d’un experiment anterior (K2K) en el qual l’IFAE ja hi havia col·laborat. El maig del 2007 va finalitzar la fase d’instal·lació i va començar la presa de dades. Aquesta fase, en la qual es troba actualment, requereix d’un control detallat per tal d’obtenir dades de qualitat. És aquí on vull anar una mica més a poc a poc, per tal d’explicar en detall quina és la funció que realitzem en el control de la presa de dades.

Aquesta tasca es desenvolupa sense interrupcions mentre el detector estigui en funcionament. Per tant, s’han d’establir uns torns de 8 hores (dia, tarda i nit), on cadascun dels col·laboradors de l’experiment ha de participar-hi. A cadascun dels torns, la persona encarregada ha de realitzar una sèrie de comprovacions sobre les detectors. El test dels detectors es realitza cada hora.

A continuació us explico els diferents punts que s’han de tenir en compte per tal de fer el test:

1) Es pren nota de les temperatures als diferents detectors, controlant que aquestes no siguin excessivament altes perquè sinó es cremaria la part electrònica.

2) S’anota la humitat que hi ha a la sala dels detectors. Això resulta fonamental per tal de controlar l’electricitat estàtica generada als voltants.

3) Es controlen els dispositius d’adquisició de dades per tal d’evitar qualsevol pèrdua d’informació.

4) Sobre uns programes d’ordinador específics és possible monitoritzar, a temps real, les interaccions que es produeixen als detectors. Aquestes poden ser generades per rajos còsmics, per interaccions de neutrins o per simple calibració del detector tot emprant leds (que són com els llums dels aparells electrònics). Aquest punt és útil per tal de comprovar el funcionament dels diferents detectors a temps real.

5) També cal realitzar una sèrie de comprovacions (temperatura, humitat, electrònica…) a la sala dels detectors, com a mínim una vegada al dia.

S’ha de tenir en compte que el detector està funcionant contínuament les 24 hores del dia i durant mesos!

Les guàrdies són fonamentals per tal d’obtenir les millors prestacions del detector. Per un costat no és una feina agraïda, i encara menys si es toca el torn de nit, però per un altre, et permet està en contacte amb el detector i aprendre’n detalls que se t’escaparien d’una altra manera i que poden ser rellevants per als teus estudis de física.

Ara ja saps què és fer una guàrdia quan parlem de neutrins.

Fins al proper missatge!

José Luis Alcaraz