ITAINNOVA participa en un proyecto para la próxima actualización del LHC del CERN

El Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) participa en el proyecto CMS Run2 y Upgrade de Alta Luminosidad, ligado a la actualización del acelerador de partículas LHC, del laboratorio Europeo de física de partículas (CERN).

Se trata de un proyecto coordinado de física de partículas experimental para la participación de los equipos de investigación del Instituto de Física de Cantabria (IFCA), el Centro Nacional de Microelectrónica de Barcelona (IBM-CNM) y el Instituto Tecnológico de Aragón (ITAINNOVA) en el experimento de física de partículas CMS del laboratorio Europeo de física de partículas (CERN).

El proyecto coordinado liderado por el IFCA y dotado con 1.3 millones de euros, tiene como objetivo el desarrollo de nuevas tecnologías para la próxima actualización de detectores de pixeles del experimento CMS planificada para después del año 2020, así como reforzar la colaboración española dentro del actual programa de física y mantenimiento del experimento.

Los grupos del IFCA, IMB-CNM e ITAINNOVA participan activamente en la actualización del detector de pixeles de CMS para la implementación de sensores de píxeles 3D de silicio ultra-resistentes a la radiación para las capas internas del detector de vértices y en el desarrollo de un sistema de distribución de potencia capaz de proporcionar una enorme cantidad de corriente (superior a 10000 amperios) necesaria para operar el detector con el menor nivel de interferencia electromagnéticas posible. Estas últimas tareas, son las que están siendo lideradas por ITAINNOVA y de las que son responsables.

La participación de ITAINNOVA en los sistemas de potencia y en compatibilidad electromagnética (EMC) aplicada a aceleradores de partículas tiene ya una amplia trayectoria en el tiempo. Llevamos casi 7 años colaborando con grupos y centros punteros de investigación, tanto españoles, como son IMB-CNM y el IFCA, y con centros internacionales, como el CERN, en Suiza; el Instituto Max Planck de Alemania o el laboratorio de física japonés KEK. Nuestro trabajo se centra en diseñar sistemas de potencia para detectores en donde la EMC es un parámetro clave de diseño muy similar a lo que ocurre en aplicaciones, explica Fernando Arteche, coordinador de Tecnología del grupo Sistemas Eléctricos de Potencia de ITAINNOVA.

Entre otros experimentos, en ITAINNOVA, a lo largo de este año, construirán un detector de píxeles a pequeña escala basado en una de las topologías de distribución de potencia que hemos estudiado, señala Arteche.

El experimento CMS (Compact Muon Solenoid) es uno de los 4 detectores de partículas que se encuentra instalado en el acelerador de partículas LHC del CERN en Ginebra, Suiza. El objetivo de este detector es la búsqueda de partículas elementales que permitan entender y confirmar principios fundamentales de la física como el mecanismo de Higgs, la materia oscura del universo y la existencia o no de nuevas dimensiones. El descubrimiento del Boson de Higgs por parte de los detectores ATLAS y CMS ha servido para conceder el nobel de física en el año 2013 a François Englert y Peter W. Higgs por sus trabajos sobre el mecanismo de Higss.

Fernando Arteche señala que «nuestro trabajo va a consistir en diseñar y construir sistemas de distribución de potencia novedosos que permita suministra energía eléctrica a sistemas con un elevado consumo de corriente a muy baja tensión minimizando en la medida de lo posible la cantidad de material usado en su construcción y los femémonos de interferencia electromagnética entre la electrónica de detección asociada al sensor de pixeles y los componentes del sistema de potencia. Para realizar esto, a lo largo de este año, construiremos un detector de pixeles a pequeña escala basado en una de las topologías de distribución de potencia que hemos estudiado».

El coordinador de Tecnología del grupo Sistemas Eléctricos de Potencia de ITAINNOVA explica que «a partir del año 2022, aproximadamente, se van a actualizar el acelerador del CERN, el LHC. Esta actualización consiste en aumentar la luminosidad del haz de partículas, lo que se traduce en un aumento de la energía y del número de colisiones. A consecuencia de esto, el número de partículas secundarias que degradan el detector es mayor, con lo que el proceso de envejecimiento es mucho más acelerado. Por lo tanto, para no tener que cambiar de detector cada pocos meses, es necesario desarrollar sensores de silicio que no se degraden en estas nuevas condiciones de trabajo».

El Instituto Tecnológico de Aragón está adscrito al Departamento de Innovación, Investigación y Universidad del Gobierno de Aragón.

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