I+D para Estudios de Núcleos Exóticos ¿Qué, cómo y dónde?
MINISTERIO DE CIENCIA E INNOVACIÓN I+D para Estudios de Núcleos Exóticos ¿Qué, cómo y dónde? • Qué queremos estudiar, instalaciones para hacerlo. cómo podemos y dónde están las • I+D en detectores y electrónica necesaria para poder estudiar sistemas nucleares todavía más exóticos. Olof Tengblad Instituto de Estructura de la Materia - CSIC Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Tabla de Núclidos N=Z ? Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 2 Métodos de producción Beam target products heavy ion p p/n heavy ion Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 3 Producción de haces radioactivos Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 4 Para conseguir información nuclear completa necesitamos estudiar el núcleo con reacciones a diferentes energías GSI Reacciones a Er= 700 MeV/u Elastic Scattering ISOLDE Desintegración beta Er=0 Spins Moments Reaction Cross Sections Masses GANIL Reacciones a Er= 30-60 MeV/u Momentum Distributions Beta Decay Unbound Nuclei Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 5 FAIR – Facility for Anti proton and Ion Research (en construcción 2017) FAIR (Facility for an1proton and ion research) GSI Instalación existente desde hace 20 años R 3B FAIR: Facility for An1proton and Ion Research R3B – Reactions with Relativistic Radioactive Beams Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 6 Reacciones de alta energía: Cave C @GSI R3B @ FAIR Experimento unos 20 metros Mecanismo de reacción : • disociación Coulombiana • Difracción • Absorción • interacción estado final Observables: Variables experimentales: • Energía del haz 30 700 MeV/A • Material del blanco C Pb • Proyectil 6He 19C • distribución del momento: • del neutron • del fragmento cargada • la masa invariable • correlaciones Angulares Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 7 ISOL: Isotope Separation On-Line separación y estudio de isótopos radioactivos en tiempo real CERN PS Booster ISOLDE Haz: Protones 1.4 GeV Intensidad: 3 1013 p/p pulso: 3µs frecuencia: 0.5-1Hz Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 8 Producción de isótopos exóticos + spalation 201 1 GeV p Fr Nuclei chart @ ISOLDE fragmentation + 238 n p U 11 Li + X fission + 143 Cs + Y Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 9 Experimentos de desintegración β @ ISOLDE Detectors de Si Segmentados Ángulo sólido grande – detecta todas las partículas • Alta Segmentación – Eventos separados NO sumados haz tipo ISOL • • • Haz de iones de baja energía para en una lámina de C muy fina Fuente radiactiva de forma puntual Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Dispositivo experimental @ ISOLDE X source ISOLDE Si-Ball: 36x4 quadrants of 1000 micron Si L.M. Fraile, NIMA513 (2003) 287. Y Experimento unos 20 cm 3 DSSSD telescopes 60 + 1500 micron Si Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Desarrollo para experimentos a baja energía Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 12 Telescópio Monolito : dos detectores en una placa de Silicio ΔE (N+) 1 µm N+ Detector ΔE Front cathode 500 µm NDetector E Rear cathode 0.5 µm Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Espectros con el Monolito ΔE E FWHM 80 KeV Espectros individuales del ΔE y E Fuente triple alfa 27Al Haces de 27Al y 23Na @ CMAM verde 30 MeV azul claro 25 MeV rojo 20 MeV amarillo 15 MeV azul oscuro 10 MeV 23Na Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística DSSSD Monolito Detectors: DSSSD monolithic Si telescope 5x5 cm2 16x16 strips á 3mm Detector área: 5x5 cm2 256 pixel detectores á 9 mm2 64 pixel detectores á 9 mm2 128 canales de lectura 32 canales de electrónica ¡¡ Ángulo sólido es 20% del DSSSD y 4 veces más de canales electrónicos !! Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística I+D en electrónica : MTM16 - MDI2 512 canales multiplexado en cadena, cualidad espectroscópico Tarjetas de 16 canales • • • • • • PreAmplificador, Con amp y polaridad variable Discriminador Amplificador Salida Multiplexado Control remoto Bajo en consumo de energía Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística El monolito acoplado a 2x MTM-64 Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 128 canales multiplexado a MDI-2 via 20 tiros por “cable de pares trenzado” 2x MTM-64 128 channels Motorola power PC VME5055 Twisted pair 20 line MDI-2 Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Desarrollo para R3B@FAIR CALIFA I+D electrónica de lectura para centelladores Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 19 I+D para R3B@FAIR: adaptar la electrónica para lectura de los LAPD de CALIFA Adaptar el Sistema electrónico para LAPD - Añadir control de Voltaje y Temperatura - Adaptar las tarjetas a los cristales Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Design/Simulations of barrel Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 21 Analog Multiplexed readout MPR16 – Preamp BIAS 600V +/- 2 HV monitoring MTM-16 (Preamp), shaper, dicriminator, analog multiplexer Regulación del voltaje en función de la temperatura ambiental MDI-2 VME ADC 512 channels Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística Phoswich Phoswich: dos cristales juntos con una unica lectura! 5 CM Energy Resolution 3 CM Materials (at 662 keV) (%) Light yield (photons/ keV γ) LaBr3 2.9 63 16 380 nm LaCl3 3.8 49 28 350 nm Decay time (ns) λemision Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 23 Banco de pruebas para Gamma de alta energía @ CMAM 5MV tandem haz: protones de 1 MeV blanco: teflon 19F(p,αγ)16O Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 24 Phoswich detector response to 150 & 180 MeV protons Phoswich response to 180 mev protons Flash ADC LaBr3 Proton slowed down in the two crystals PMT Proton escaping leaving part of energy Proton scattered out from LaBr Proton stopped in 1st crystal PMT Proton entered from the side to 2nd crystal Pile up & noise LaCl3 Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 25 CALIFA Particle Physics Department University of Santiago de Compostela H. Alvarez-Pol, J. Benlliure, D. Cortina, I. Durán, Martín Gascón D. González, N. Montes CIMA, Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales, Universidad de Vigo J.A. Vilán Vilán, P. Yañez, E. Casarejos Ruiz Subatomic Physics Chalmers University of Technology , Göteborg T. Nilsson, H. Johansson, TU Darmstadt N. Pietralla, Th. Kroell TU Munich R. Krücken, R. Gernhäuser Instituto de Estructura de la Materia, CSIC-Madrid M.J.G Borge, J.A. Briz , M. Carmona-Gallardo, E. Nacher, A. Perea, J. Sanchez del Rio, O. Tengblad Instituto de Estructura de la Materia Departamento de Física Nuclear y Estadística 26
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