El ITA investiga los sistemas electrónicos que permiten la lectura y el control de los detectores micromegas

El equipo de Tecnologías Eléctricas del Instituto Tecnológico de Aragón ITA colabora en el proyecto International Axion Observatory (IAXO), una iniciativa científica de última generación que busca detectar la presencia del axión, candidato a materia oscura y posible clave para la física más allá del Modelo Estándar.
IAXO está diseñado para ser el helióscopo de axiones más sensible jamás construido. Superará a otros experimentos anteriores, como CAST, en varios órdenes de magnitud gracias a mejoras tecnológicas como sus detectores de ultra bajo fondo de ruido, un nuevo imán superconductor, y su compleja óptica de rayos X.
La construcción de una máquina así implica grandes desafíos técnicos y de ingeniería. El imán superconductor está basado en los toroides del experimento ATLAS en el CERN y sus dimensiones, con 20m de largo, hacen de su diseño y su sistema de control que debe asegurar que sigue y apunta al sol un reto.

El proyecto investiga, además, recubrimientos para superconductores a alta temperatura (HTS) utilizando REBCO, un desarrollo de ICMAB-Barcelona, que permiten el uso de campos magnéticos intensos en superconductores mejorando así las necesidades criogénicas. A su vez, la óptica de rayos X del detector se basa en la misión NuSTAR de la NASA y usará la estructura de tests de ingeniería de la misión XMM Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA).

“En ITA nos centramos en los sistemas electrónicos que permiten la lectura y el control de los detectores micromegas. Colaboramos estrechamente con el Centro de AstroPartículas y Física de Altas Energías (CAPA) de la Universidad de Zaragoza, que lidera el desarrollo de los detectores Micromegas de bajo fondo de ruido para BabyIAXO. Estos detectores se leen mediante ASICs diseñados por CEA-Saclay y utilizan un sistema de adquisición de datos (DAQ) basado en FPGA. Este Front-End Electronics ha sido diseñado para manejar eventos de partículas de muy baja energía. En este contexto, la mitigación del ruido electromagnético, EMI y EMC, es fundamental, pues cualquier interferencia podría comprometer los resultados físicos”, explica Francisco Javier Galindo, del ITA.
Durante el mes de abril han estado realizando pruebas clave de validación de estos sistemas en el ITA, utilizando la cámara semianecoica. “Estamos evaluando la compatibilidad electromagnética (EMC) entre los detectores Micromegas de CAPA-UZ y el sistema DAQ de CEA-Saclay, gracias a los accesos a nuestra infraestructura a través de otro de los proyectos en los que estamos activos, EURO-LABS. Nuestra cámara permite simular entornos libres de interferencias, aspecto esencial para garantizar el rendimiento en las sensibilidades extremas que exige IAXO”, señala Galindo.

Además, el mes pasado investigadores del ITA asistieron a la reunión de la Colaboración en DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) en Hamburgo (Alemania). IAXO reúne a más de 120 investigadores de 24 instituciones y continua con los resultados del experimento CAST, aspirando a ser uno de los proyectos emblema de la física de partículas en Europa.

El proyecto BABYIAXO está financiado por parte del Ministerio de Ciencia e Innovación, la Agencia y del Fondo Europeo de Desarrollo Regional cuya referencia es PID2022-137268NB-C54 financiado por MCIN /AEI /10.13039/501100011033 / FEDER, UE).