Recientemente se aprobó la instalación de dos actualizaciones de detectores de ALICE, el experimento dedicado a la física de iones pesados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), durante el próximo cierre prolongado del LHC, que tendrá lugar de 2026 a 2028. La primera es una actualización de las tres capas más internas del sistema de seguimiento interno (ITS3), y la segunda es un nuevo calorímetro delantero (FoCal), optimizado para la detección de fotones en la dirección delantera del detector ALICE.
Las colisiones de alta energía de iones pesados como núcleos de plomo en el LHC recrean el plasma de quarks-gluones:el fluido más caliente y denso jamás estudiado en un laboratorio. Además de estudiar las propiedades del plasma de quarks-gluones, el programa ALICE cubre una amplia gama de temas que implican interacciones fuertes, como la determinación de la estructura de los núcleos y las interacciones entre partículas inestables, como se presenta en el artículo "Un viaje a través del plasma de quarks-gluones plasma y más allá."
El actual sistema de seguimiento interno de ALICE, instalado para el funcionamiento actual del LHC, es el detector de píxeles más grande del mundo hasta la fecha, con 10 m 2 de área de silicio activo y casi 13 mil millones de píxeles. El nuevo sistema de seguimiento interno, ITS3, se basa en el uso exitoso de sensores monolíticos de píxeles activos y lleva este concepto al siguiente nivel.
"ALICE es como una cámara de alta resolución, que captura detalles intrincados de las interacciones de partículas. ITS3 está listo para aumentar la resolución de las pistas en un factor de 2 en comparación con el detector ITS actual", dijeron Alex Kluge y Magnus Mager, el Líderes de proyecto de ITS3. "Esto mejorará enormemente las mediciones de la radiación térmica emitida por el plasma de quarks y gluones y proporcionará información sobre las interacciones de los quarks de encanto y belleza cuando se propagan a través del plasma".
Los sensores ITS3 tienen un grosor de 50 µm y un tamaño de hasta 26×10 cm 2 . Para lograrlo, se utilizó una novedosa tecnología de costura para conectar sensores individuales en una gran estructura. Estos sensores ahora se pueden doblar alrededor del tubo del haz en una forma verdaderamente cilíndrica. La primera capa se colocará a sólo 2 mm del tubo del haz y a 19 mm del punto de interacción. Ahora se puede enfriar con aire en lugar de agua y tiene una estructura de soporte mucho más liviana, lo que reduce significativamente los materiales y su efecto en las trayectorias de las partículas observadas en el detector.
El detector FoCal consta de un calorímetro electromagnético (FoCal-E) y un calorímetro hadrónico (FoCal-H). FoCal-E es un calorímetro altamente granular compuesto por 18 capas de sensores de almohadilla de silicona, cada uno de ellos tan pequeño como 1×1 cm 2 , y dos capas especiales adicionales con píxeles de 30×30 μm 2 . FoCal-H está hecho de tubos capilares de cobre y fibras centelleantes.
"Al medir fotones inclusivos y sus correlaciones con mesones neutros, y la producción de chorros y charmonia, FoCal ofrece una posibilidad única para una exploración sistemática de QCD en el pequeño Bjorken-x. FoCal amplía el alcance de ALICE agregando nuevas capacidades para explorar el estructura de partones x pequeña de nucleones y núcleos", dijo Constantin Loizides, líder del proyecto de FoCal en la colaboración ALICE.
Los prototipos FoCal recién construidos se han probado recientemente con haces en el complejo acelerador del CERN, en el sincrotrón de protones y el sincrotrón de superprotones, demostrando su rendimiento en línea con las expectativas de las simulaciones de detectores.
Los proyectos ITS3 y FoCal han alcanzado el importante hito de completar sus informes de diseño técnico, que fueron respaldados por los comités de revisión del CERN en marzo de 2024. La fase de construcción de ITS3 y FoCal comienza ahora, y los detectores se instalarán a principios de 2028 en para estar listo para la toma de datos en 2029.
Proporcionado por CERN
