30 de enero 2020
En el año 2027, el LHC (Gran Colisionador de Hadrones, por sus siglas en inglés) entrará en una época de alta luminosidad conocida como 'HL-LHC' en la que se espera producir una cantidad de datos 20 veces mayor que la producida hasta la fecha. Con objeto de alcanzar esta luminosidad, las condiciones de operación del acelerador serán mucho más agresivas, lo cual supondrá un desafío para los detectores de partículas como CMS, en el que trabaja parte del grupo de Física de Partículas del Instituto de Física de Cantabria.
Uno de los aspectos de mayor dificultad tiene que ver con el aumento del número de colisiones en cada cruce de protones. Si en el LHC actual, cada vez que los protones se cruzaban se producían en promedio entre 30 y 40 colisiones, en el HL-LHC (High-Luminosity Large Hadron Collider) este número puede alcanzar las 200 colisiones, de las cuales tan solo aproximadamente una será interesante y las demás actuarán como ruido de fondo. Para intentar mitigar este efecto, la colaboración CMS ha decidido incorporar un nuevo sub-detector con capacidad para medir el tiempo de paso de las partículas con una precisión de 30 ps: el MIPS Timing Detector (MTD).
El IFCA participa activamente en la construcción y puesta a punto del MTD. Por un lado, buena parte del detector está basado en una tecnología de sensores de silicio conocidos como LGADs, en la que miembros del IFCA son pioneros a nivel mundial.
Actualmente, miembros del IFCA trabajan en el estudio y caracterización
de dichos sensores, así como en su futuro ensamblado con el resto de
componentes electrónicos. En paralelo, el IFCA lidera también aspectos
relacionados con los algotimos de reconstrucción que permiten utilizar
de manera efectiva el tiempo de las partículas para limpiar y
discriminar a las partículas provenientes de colisiones no deseadas.
Conocer con precisión el tiempo en el que se han producido las partículas permite discriminar el fondo ya que no todas las colisiones ocurren exactamente a la vez y sus partículas resultantes pueden seleccionarse y agruparse en base a dicho tiempo de producción. Además, conocer el tiempo de paso de las partículas abre nuevos caminos para la búsqueda de nueva física en topologías exóticas como, por ejemplo, la producción de partículas de largo tiempo de vida.
