Nanocables superconductores detectan protones de alta energía, expandiendo la investigación en física de partículas

Investigadores del Laboratorio Nacional de Argonne han descubierto que los detectores de fotones de nanocables superconductores (SNSPD) pueden detectar protones de alta energía, expandiendo su uso más allá de la detección de fotones. El equipo, que realizó experimentos en Fermilab, descubrió que los SNSPD, que se utilizan normalmente para la criptografía cuántica y la detección óptica avanzada, pueden detectar con precisión los protones de alta energía utilizados en los aceleradores de partículas. Este avance abre nuevas vías en la física nuclear y de partículas, particularmente para instalaciones como el Colisionador Electrón-Ion (EIC) en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Whitney Armstrong, física de Argonne, enfatizó la importancia de este primer uso de la tecnología, afirmando: "Este paso fue fundamental para demostrar que la tecnología funciona de la manera que queremos porque normalmente está orientada a los fotones. Fue una demostración clave para futuras aplicaciones de alto impacto". El equipo probó SNSPD con diferentes tamaños de cable utilizando un haz de protones de 120 GeV en Fermilab, determinando que los anchos de cable menores de 400 nanómetros, con un tamaño óptimo de 250 nanómetros, proporcionaban una alta eficiencia de detección. El estudio también destacó que los SNSPD operan eficazmente bajo campos magnéticos altos, lo que los hace adecuados para su uso en aceleradores. Tomas Polakovic, otro físico de Argonne, señaló la exitosa transferencia de tecnología de las ciencias cuánticas a la física nuclear experimental: "Tomamos el dispositivo de detección de fotones e hicimos ligeros cambios para que funcione mejor en campos magnéticos y para partículas. Y he aquí, vimos las partículas exactamente como esperábamos". Este avance es crucial para el EIC, que requiere detectores sensibles para analizar las partículas producidas en las colisiones electrón-ion. Sangbaek Lee, un becario postdoctoral de física en Argonne, confirmó que el rango de energía de protones probado en Fermilab se alinea con el rango de energía de iones en el EIC, lo que hace que estas pruebas sean muy relevantes. La investigación, publicada en Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A, fue financiada por la Oficina de Ciencia del DOE, Oficina de Física Nuclear.