Desenvolvimento de detectores de argônio líquido para física de neutrinos

Resumo

A física experimental de neutrinos atravessa uma mudança de paradigma na técnica de detecção para experimentos de grande porte. As tradicionais técnicas que empregam água e cintiladores líquidos atingiram o seu máximo em desempenho e apenas podem contribuir, via aumento de escala dos detectores, na estatística dos dados coletados. As câmaras de projeção temporal de argônio líquido (Liquid Argon Time Projection Chamber - LArTPC) têm se mostrado como a mais promissora técnica para alçarmos o nível de qualidade dos dados de interações de neutrinos em termos de resoluções espacial e em energia. As LArTPC constituem a base do programa de pesquisa em neutrinos sediado no Fermilab (Fermi National Accelerator Laboratory FNAL), localizado em Batavia (IL) EUA. O programa é amplo em seu escopo de pesquisa em física e também em novas tecnologias. Sua estratégia é baseada no incremento gradual da dimensão de detectores e na busca de aperfeiçoamentos até que se atinja o estado da arte que vai ser empregada no ambicioso projeto de uma LArTPC com 50 kton a ser instalada em laboratório subterrâneo (DUNE). Parte essencial das LArTPCs é o sistema de detecção de fótons. O grupo de neutrinos da UNICAMP propôs uma inovação no sistema de coleta de fótons, o dispositivo denominado ARAPUCA, baseado na combinação de filmes de deslocadores de comprimento de onda e filtros dicróicos que aprisionam os fótons de cintilação do argônio, aumentando a eficiência na coleta de luz. O objetivo deste projeto é obter recursos para uma estadia no Fermilab e trabalhar na Pesquisa e Desenvolvimento da ARAPUCA, para encontrarmos parâmetros ótimos do conjunto óptico, configuração geométrica e mecânica e também para os circuitos eletrônicos de leitura dos sensores de luz, de forma a conseguirmos o máximo desempenho deste dispositivo. Paralelamente também pretendo trabalhar em outros componentes das LArTPC, como em estudos do desempenho dos planos de ânodos, que combinado com o sistema de detecção de luz, fornecem as informações necessárias para reconstrução de eventos de neutrinos nas LArTPCs. (AU)