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  • Los investigadores utilizan nanopartículas para hacer que los fotodetectores sean más capaces de manejar la radiación ultravioleta.

    En la interpretación de este artista, La luz ultravioleta es convertida por nanopartículas (puntos negros) en luz visible. Las nanopartículas de diferentes tamaños cambiarán la luz a diferentes longitudes de onda, o colores. Crédito:Laboratorio Nacional Argonne

    Los físicos de partículas están en busca de luz. No cualquier luz sino una señal característica producida por la interacción de ciertas partículas, como neutrinos fantasmales, que son partículas fundamentales neutras con muy baja masa, con un detector que contiene un mar atómico de gases nobles licuados.

    Incluso si fuera más brillante esta señal de luz sería indetectable por nuestros ojos porque cae en el rango ultravioleta (UV) del espectro electromagnético. Y así como nuestros ojos no están equipados para ver la luz ultravioleta, La mayoría de los sistemas fotodetectores convencionales para experimentos de física de partículas funcionan mucho mejor en el rango visible que en UV.

    Sin embargo, Un nuevo trabajo en el Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) está llevando el poder de la nanotecnología a la física de partículas en un esfuerzo por hacer que los fotosensores funcionen mejor en entornos experimentales donde se produce luz ultravioleta. como módulos detectores masivos llenos de argón líquido.

    "Nos gustaría encontrar un material único que nos permita identificar una partícula específica y no ver otras partículas. Estas nanopartículas nos ayudan a acercarnos". Stephen Magill, Físico de alta energía de Argonne

    "Puede conectarse en línea y comprar fotosensores de empresas, pero la mayoría de ellos están en el rango visible, y sienten fotones que podemos ver, luz visible, ", dijo el físico de alta energía de Argonne, Stephen Magill.

    Para hacer que sus fotosensores sean más sensibles a la radiación UV, Magill y sus colegas de Argonne y la Universidad de Texas en Arlington aplicaron recubrimientos de diferentes nanopartículas a fotodetectores convencionales. A través de una amplia gama de composiciones variadas, los resultados fueron dramáticos. Los fotosensores mejorados demostraron una sensibilidad significativamente mayor a la luz ultravioleta que los fotodetectores sin recubrimiento.

    La razón por la que funcionan las nanopartículas, según Magill, tiene que ver con su tamaño. Las nanopartículas más pequeñas pueden absorber fotones de longitudes de onda más cortas, que luego se vuelven a emitir como fotones de longitudes de onda más largas con menor energía, él dijo. Esta transición, conocido por los científicos como el "cambio de Stokes, "convierte los fotones UV en visibles.

    "Siempre buscamos mejores materiales que nos permitan detectar nuestras partículas, "Dijo Magill." Nos gustaría encontrar un solo material que nos permita identificar una partícula específica y no ver otras partículas. Estas nanopartículas nos ayudan a acercarnos ".

    Los tipos de experimentos para los que los científicos utilizan estos fotodetectores mejorados se consideran parte de la "frontera de intensidad" de la física de altas energías. Al ser más sensible a cualquier pequeña señal ultravioleta que se produzca, Estos recubrimientos de nanopartículas aumentan las posibilidades de detectar eventos raros y pueden permitir a los científicos una mejor visión de fenómenos como oscilaciones de neutrinos, en el que un neutrino cambia de tipo.

    Las ventajas de este tipo de material nuevo también podrían ir más allá del ámbito de la física de partículas. Magill sugirió que las partículas podrían incorporarse en un vidrio transparente que podría mejorar la cantidad de luz visible disponible en algunos entornos con poca luz.

    "Hay mucha luz entre 300 nanómetros y 400 nanómetros que no vemos ni usamos, "Dijo Magill." Al cambiar la longitud de onda, podríamos crear una forma para que esa luz sea más útil ".

    Un artículo basado en el estudio, "Propiedades de cambio de longitud de onda de las nanopartículas de luminiscencia para la detección de partículas de alta energía y la observación de procesos físicos específicos, "apareció en la edición del 12 de julio de Informes científicos .


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