Ciencia Kanija

Físicos del Reino Unido están construyendo un novedoso detector altamente sensible para crear y estudiar raros y exóticos tipos de núcleos atómicos. El Conjunto de Seguimiento Gamma Avanzado (AGATA) será mil veces más sensible que los anteriores detectores y no sólo dará a los físicos una nueva aproximación para descubrir la estructura de los núcleos atómicos sino que ayudará en el avance de la tecnología médica de rayos gamma, usada en los escáneres de hospital.

Los núcleos atómicos conforman la mayor parte de la materia visible del universo, incluyéndonos a nosotros mismos, por lo que descubrir sus estructuras es de un gran significado no sólo para comprender cómo funcionan las fuerzas de la naturaleza sino también cómo se crearon los elementos. Estudiando la estructura de los núcleos atómicos exóticos, con significativas o extremas razones de protones a neutrones, podemos revelar por qué ciertas combinaciones de protones y neutrones son más estables que otras, o tienen una formas concretas. Puede arrojar luz también sobre cómo se forman los elementos en las estrellas, que se piensa que tienen lugar a través de procesos que implican núcleos que son inusualmente ricos en neutrones o protones. Otro objetivo es hacer núcleos masivos con tantos protones como sean posibles en la búsqueda del descubrimiento de elementos súper-pesados.

Los beneficios sociales y económicos de AGATA incluyen una tecnología mejorada de rayos gamma para escáneres TAC y SPECT – imagen médica y máquinas de diagnóstico las cuales producen imágenes tridimensionales de los cuerpos para ofrecer información sobre la función localizada en los órganos internos y detectar enfermedades y tumores. El trabajo ya tiene a mano el desarrollo de monitores de radiación portátiles basados en la tecnología de AGATA, los cuales podrían usarse en dispositivos de seguridad para detectar bombas sucias, y también para monitorizar residuos radiactivos.

El Profesor Keith Mason, Director Ejecutivo del STFC dijo, “Este proyecto es un apasionante nuevo paso en nuestro camino hacia descubrir la estructura de la materia. También es un gran ejemplo de cómo la investigación fundamental puede tener un gran impacto económico y social en nuestras vidas cotidianas”.

Detectar rayos gamma a partir de un puñado de núcleos exóticos en tránsito requiere un nuevo nivel de instrumentación espectroscópica altamente sofisticado. AGATA, está siendo fabricado por más de 40 socios de 12 países. Los físicos nucleares del Reino Unido han sido los pioneros en el desarrollo de espectrómetros de rayos gamma, y equipos del Laboratorio Daresbury del Consejo de Instalaciones Tecnológicas y científicas (SCTF) y de las Universidades de Liverpool, Manchester, Surrey, Oeste de Escocia y están asumiendo un papel principal en el desarrollo de este nuevo y único detector.

“El Reino Unido es responsable del diseño global y está muy implicado en la generación del sistema electrónico digital de adquisición de datos”, dice John Simpson, del Laboratorio Daresbury del STFC, director del proyecto AGATA’.

Al igual que muchos detectores de rayos gamma anteriores, AGATA recoge los rayos gamma emitidos cuando decaen los núcleos atómicos, o cuando son excitados hacia un estado de energía más alto por un láser o una colisión con otra partícula. No obstante, difiere de los anteriores detectores en que los detectores de germanio – un conjunto segmentado y esférico de cristales de germanio, cada uno del tamaño de una lata de judías – rellenan la esfera completa, lo cual mejora drásticamente la sensibilidad.

Los caminos de los rayos gamma, cuando rebotan en el interior del detector, pueden reconstruirse usando métodos de computación de última generación. Esto permite a los investigadores registrar tanto la posición como energía de todos los rayos gamma que alcanzan el detector. El espectro característico de la energía de los rayos gamma revela mucho sobre los niveles de energía del núcleo, la configuración de protones y neutrones, y la forma general del núcleo.

STFC ha anunciado recientemente su apoyo a los grupos del Reino Unido para la primera fase de operación, donde se construirá el espectrómetros para cubrir un cuarto del ángulo total del sólido. Para maximizar la generación científica de AGATA, se llevarán a cabo campañas de experimentos de 15 meses de duración habitual, con programas de investigación complementaria en las instalaciones de investigación del acelerador en Europa. La primera campaña científica comenzará el próximo año en el Laboratorio Nacional Legnaro en Italia. El laboratorio Ganil en Francia y la instalación GSI en Alemania también acogerán a AGATA.