Un equipo internacional de investigadores ha anunciado la finalización de la capa más externa del Detector de vértices de silicio (SVD) el 24 de mayo después de seis años de trabajo. El SVD completado se colocará dentro de uno de los aceleradores de partículas más grandes de Japón a finales de este año.

El SVD actualmente en construcción es parte del experimento Belle II, organizada por la High Energy Accelerator Research Organisation (KEK) en Tsukuba, al norte de Tokio, que tiene como objetivo la búsqueda de la física más allá del modelo estándar de física de partículas. Si bien el modelo estándar ha ayudado a explicar el comportamiento de las partículas elementales en el universo, hace poco para explicar otros fenómenos igualmente significativos que han dado forma al universo, incluida la naturaleza de la materia oscura. Si los científicos quieren comprender completamente cómo se creó el universo, deben encontrar una nueva teoría de la física de partículas.

El SVD identificará ubicaciones precisas de partículas con una precisión de 35 micrómetros. Los investigadores analizarán las partículas creadas por la colisión de partículas dentro del acelerador de partículas SuperKEKB recientemente mejorado de KEK. Si existen partículas no descubiertas, deberían aparecer en lugares imprevistos por las teorías actuales.

El alto rendimiento del detector se debe a su diseño innovador y a la alta precisión mecánica lograda por los investigadores que lo construyeron, incluido el equipo del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo (Kavli IPMU), que han estado construyendo la capa más externa de la SVD desde 2012.

El SVD se compone de 16 escaleras superpuestas entre sí para crear su característica forma de linterna, cada escalera actúa como un sensor para determinar la ubicación de una partícula. Las escaleras se construyen utilizando sensores de silicio semiconductores trapezoidales o rectangulares, y cada uno tiene 512 tiras cortadas a lo largo de su parte frontal, y 768 tiras cortadas a lo largo de su parte trasera. Cuando una partícula pasa a través de la SVD, su ubicación se registra mediante una señal eléctrica emitida por las tiras más cercanas al punto de contacto.

Si bien el diseño suena bastante simple, el equipo de Kavli IPMU, dirigido por el profesor asociado Takeo Higuchi, tuvo que superar una montaña de desafíos, como desarrollar y construir plantillas diseñadas específicamente para el montaje de escaleras, establecer procedimientos para controlar la viscosidad del pegamento, y el desarrollo de un procedimiento de unión de cables eléctricos preciso que podría asegurar una alta eficiencia y fuerza de tracción.

Para 2016, el equipo había creado un prototipo de escalera, pero tuvo que introducirse un protocolo más riguroso para producir las 15 escaleras SVD restantes y tres repuestos. Esto incluyó un mayor uso de equipos de la máquina para mantener una alta calidad y minimizar el error humano, el desarrollo de un manual de 100 páginas, varios puntos de control distribuidos a lo largo del período de desarrollo para garantizar que cualquier error pueda identificarse rápidamente, registro detallado de cuándo y dónde se compraron y enviaron las piezas de construcción, y la formación de investigadores para que se conviertan en profesionales de la construcción de escaleras SVD.

Está programado que el SVD se coloque dentro de SuperKEKB en noviembre de este año con la esperanza de comenzar el análisis de datos en febrero de 2019.