El detector de neutrins més gran del món!
SuperKamiokande (SK) és, actualment, el detector de neutrins més gran del món. Està situat al nord-est de Tokio (Japó) i instal·lat a l’interior d’una vella mina de Zinc, a una profunditat d’uns 1.000 metres!
El detector consisteix en un enorme dipòsit d’aigua de geometria cilíndrica, amb 45 metres de diàmetre i 45 metres d’alçada. Conté 50.000 tones d’aigua pura envoltades per més d’11.000 fotomultiplicadors (PMT). Aquest disseny permet la detecció del neutrí mitjançant l’anomenat efecte Cherenkov .
SK va començar les seves observacions el 1996, malgrat que el seu predecessor, el Kamiokande , va començar més de 10 anys abans (1983). Amb unes dimensions més reduïdes (només 3.000 tones d’aigua) i amb només 1.000 fotomultiplicadors, el Kamiokande va començar a prendre mesures de neutrins solars el 1987. En va detectar els primers procedents de l’explosió d’una supernova en el gran núvol de magallanes (d’això us en parlarem en el proper missatge). Des dels seus orígens, SK ha realitzat observacions de neutrins solars i de neutrins atmosfèrics.
El 1998, la col·laboració de SK va anunciar evidències d’oscil·lacions de neutrins atmosfèrics, consistent amb teories que diuen que el neutrí té una massa no nul·la. El 12 de novembre del 2001 SK va patir un terrible accident, on més de la meitat dels fotomultiplicadors (al voltant d’uns 7.000!) varen quedar destruïts degut a una reacció en cadena. El succés es va produir mentre es procedia a omplir d’aigua el SK, després d’haver reemplaçat alguns dels tubs cremats. Es pensa que l’origen va ser un dels fotomultiplicadors de la base del detector. Aquest va fer implosió (o sigui, va explotar cap endins), probablement degut a unes possibles microfractures en el tub (pensa que 40 metres d’aigua a sobre, suposen una pressió d’unes 5 atmosferes!). La implosió del fototub va produir una ona de pressió que va afectar els fototubs contigus, produint-se, d’aquesta manera, la reacció en cadena. Després de l’accident, el detector va ser parcialment reparat, redistribuint la resta de fotomultiplicadors per tal de prosseguir amb l’experiment. En aquest cas, a cada fotomultiplicador, se li va afegir una cobertura plàstica transparent amb la intenció d’evitar l’efecte expansiu generat per les ones de pressió.
L’equip científic NEUTRINS participa en el projecte Superkamiokande:
El juny del 2005 varen començar a instal·lar-se els 7.000 fototubs (PMTs) per a la restauració completa del detector. En aquest procés de reconstrucció el grup de neutrins de l’IFAE hi va estar participant durant el mes de novembre.
Quan vàrem arribar, part dels PMT de la tapa del detector estaven ja instal·lats, ja que el procés d’instal·lació dels PMTs començava a la tapa del detector per a, nivell per nivell, descendir fins a la seva base. Cada nivell consistia en tres línies de PMTs, aproximadament 2 metres i mig d’alçada. Pel canvi de nivell, es buidava el tanc d’aigua a l’alçada corresponent per a deixar a la vista les tres següents línies de PMTs. En el procés d’instal·lació dels PMTs intervenien diferents grups, cadascun d’ells amb una tasca assignada diferent. Un dels grups es dedicava a col·locar els PMTs sobre l’estructura de suport. Aquesta feina la realitzaven des de l’interior del detector emprant plataformes flotants de suro, que permetien a un equip de diverses persones, manipular cuidadosament els PMTs.
L’IFAE va col·laborar en distintes tasques del procés de reconstrucció. Dos de nosaltres ens varem passar vàries setmanes allí durant la seva reconstrucció. Recordeu que el Superkamiokande està a una mina força allunyada de la civilització! Arribar fins allà suposa, gairebé, 5 hores en diversos trens des de Tokio i, com pots imaginar, no hi ha moltes més coses a fer allà. Durant la nostra estada a la mina ens alimentàvem d’uns paquets de menjar preparat que els japonesos anomenen “Bento Box” que és una mostra menys sofisticada que la que us ensenyem a la fotografia!
Quan ja s’havien instal·lat els PMTs, ens dedicàvem a realitzar la revisió completa del PMT, revisant que el cablejat i les connexions estiguessin correctes i identificant la seva posició sobre el detector. La qual cosa ens permetia comprovar l’avançament de la instal·lació. Aquesta revisió quedava completa quan verificàvem que el PMT donava senyal quan el connectàvem. Donada la sensibilitat d’aquests fototubs, era necessari tancar tot el detector per a realitzar el test, ja que qualsevol exposició a la llum artificial podria destruir un PMT (si aquest està connectat). Per això, aquesta última revisió es realitzava al final del dia laboral, necessitant grues per a tancar la tapa del detector. Una altra de les tasques en les quals vàrem participar va ser la connexió de fototubs a l’electrònica que “llegeix” el senyal dels fotomultiplicadors. Per a fer això, com que tot el cablejat estaria sota l’aigua, era necessari afegir un aïllant a la connexió. Això s’aconseguia envoltant la connexió amb un material plàstic que es fonia per tal d’evitar entrades d’aigua o bombolles d’aire. L’últim pas, abans de passar al següent nivell de fotomultiplicadors, consistia en afegir un material opac al voltant dels fototubs amb la intenció d’evitar tota la contaminació lumínica. La reconstrucció del SK va quedar completada el dia 11 de juliol del 2006. Des d’aleshores, SK ha estat prenent dades de neutrins atmosfèrics!
Equip Investigador
Diari de recerca
0 Comentaris