Un equipo del Centro Nacional de Aceleradores en Sevilla y otros institutos españoles han estudiado los efectos que tiene la radiación sobre algunos tipos de fibras ópticas. Este material se emplea para fabricar los sensores de los detectores del LHC en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).
Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (CNA, Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC), del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y el Instituto de Física de Cantabria (Universidad de Cantabria-CSIC) han examinado los efectos que tiene la radiación sobre distintos tipos de fibras ópticas y recubrimientos que se utilizan como sensores en los grandes detectores del LHC.
El equipo ha investigado los cambios en la temperatura y deformación de estos sensores en medios tan hostiles como los colisionadores de protones de alta intensidad. Los sensores de fibra, denominado FBG, indican que los detectores no sufren modificaciones en su temperatura y posición puesto que dichos cambios inducirían errores en los cálculos y resultados obtenidos.
Una de las condiciones de estos sensores es que no deben cambiar su comportamiento a lo largo de varios años de uso. En concreto, en esta investigación pionera se han analizado los efectos de la radiación sobre la linealidad de cada sensor FBG comparando la deformación inducida antes y después de la irradiación. El uso de los sensores de fibra en los grandes experimentos europeos asociados al LHC es fundamental para poder conocer los tipos de partículas detectadas.
Para el desarrollo de este estudio se han empleado haces de protones de 13.5 MeV del ciclotrón del CNA, con el fin de simular la radiación a la que se verán sometidos en los experimentos de los nuevos colisionadores hadrónicos de física de partículas. Esta energía permitió evaluar el impacto de la radiación sobre los sensores evitando la implantación de protones en la propia muestra.
A lo largo del estudio, se han analizado sensores FBG con distintos recubrimientos y tipos de fibra, confirmándose que la modificación en la reflectividad de los sensores inducida por los protones cambia dependiendo de ambas cosas, es decir, tanto del material empleado como del recubrimiento y la composición de las fibras.
También se han realizado medidas para conocer la composición de las fibras mediante distintas técnicas con haces de iones, determinándose con precisión la concentración de germanio, principal elemento dopante de las fibras, y que existe enriquecimiento de boro en el núcleo del sensor.
Investigadores del centro CiQUS de la Universidad de Santiago de Compostela han desarrollado una técnica pionera para regular el flujo de calor en estos sistemas aplicando campos eléctricos sobre regiones muy localizadas del material.
Este científico liderara a partir de 2026 el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Mark Thomson tendrá el reto de impulsar proyectos de enorme envergadura, como la posible construcción de un nuevo acelerador de casi 100 kilómetros de longitud, que transformaría el panorama de la física.
