Neutrinos

El CIEMAT participa en el programa de I+D con prototipos de TPCs de argón líquido (LAr) en la plataforma de neutrinos del CERN en el contexto del experimento DUNE. El objetivo es probar la viabilidad de la tecnología de LAr en detectores a gran escala con haces de partículas. En particular, se instalará y operará en el CERN un detector de 6x6x6 m3 de LAr de doble fase (WA105) que será expuesto a un haz de pruebas de partículas cargadas en 2018. Esta tecnología está siendo considerada por DUNE para instrumentar los módulos de 10 kt que se instalarán en el laboratorio subterráneo de SURF (Dakota del Sur) a una distancia de 1300 km de la fuente de neutrinos en Fermilab. DUNE tiene un amplio potencial de descubrimientos que incluye la medida de violación CP y la jerarquía de masas vía oscilaciones y la observación de la desintegración del protón y de neutrinos de las supernovas. CIEMAT explorará dentro de este proyecto una posible contribución tecnológica al experimento DUNE.

En concreto, el CIEMAT es co-responsable del sistema de detección de luz de WA105 tanto en la parte mecánica como en la electrónica. En cuanto a la parte electrónica, somos responsables de la caracterización de los 36 PMTs criogénicos de 8”, diseño, montaje y pruebas de las bases de los fotomultiplicadores y de los circuitos “splitters” para separación de voltaje y señal. Somos también responsables de la instalación física de los PMTs y de los elementos asociados: cables, conectores, bridas, racks, … hasta llegar a la electrónica front-end.

Para tener un conocimiento más profundo del comportamiento de los fotomultiplicadores en entorno criogénico, durante 2016 hemos llevado a cabo una serie de test intensivos sobre uno de estos fotomultiplicadores, tanto a temperatura ambiente como en criogénica, e intentando reproducir las condiciones de luz del detector para conocer a fondo qué problemas nos podremos encontrar durante la operación del mismo.

Durante 2015 y 2016 hemos contribuido, también, al diseño e instalación del sistema de detección de luz en el primer prototipo de WA105 de 3x1x1m también en el CERN. Su instalación se finalizó recientemente y están procediendo al llenado con Ar líquido en marzo de 2017.

Durante el presente año estamos participando en la puesta en marcha del prototipo de 3x1x1m, en las pruebas de los 40 PMT en criogenia y en la fabricación y preparación de todo lo necesario para la instalación del sistema de luz en el prototipo grande de 6x6x6m que está planificada para finales de 2017.

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