Los físicos de partículas están buscando la luz. No solo cualquier luz, sino una señal característica producida por la interacción de ciertas partículas, como los neutrinos fantasmales, que son partículas fundamentales neutrales con muy baja masa, con un detector que contiene unmar atómico de gases nobles licuados.
Incluso si fuera más brillante, esta señal de luz sería indetectable por nuestros ojos porque cae en el rango ultravioleta UV del espectro electromagnético. Y así como nuestros ojos no están equipados para ver la luz UV, la mayoría de los sistemas fotodetectores convencionales paraLos experimentos de física de partículas funcionan mucho mejor en el rango visible que en UV.
Sin embargo, un nuevo trabajo en el Laboratorio Nacional de Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. DOE está llevando el poder de la nanotecnología a la física de partículas en un esfuerzo por hacer que los fotosensores funcionen mejor en entornos experimentales donde se produce luz UV, como la gran cantidad de líquido lleno de argónmódulos detectores.
"Puede conectarse a Internet y comprar fotosensores de las empresas, pero la mayoría de ellos están en el rango visible y perciben fotones que podemos ver, luz visible", dijo el físico de alta energía de Argonne Stephen Magill.
Para hacer que sus fotosensores sean más sensibles a la radiación UV, Magill y sus colegas de Argonne y la Universidad de Texas en Arlington aplicaron recubrimientos de diferentes nanopartículas a los fotodetectores convencionales. En una amplia gama de composiciones variables, los resultados fueron espectaculares. Los fotosensores mejoradosdemostró una sensibilidad significativamente mayor a la luz UV que los fotodetectores sin recubrimiento.
La razón por la cual las nanopartículas funcionan, según Magill, tiene que ver con su tamaño. Las nanopartículas más pequeñas pueden absorber fotones de longitudes de onda más cortas, que luego se reemiten como fotones de longitudes de onda más largas con menor energía, dijo. Esta transición,conocido por los científicos como el "cambio de Stokes", convierte los fotones UV en visibles.
"Siempre buscamos encontrar mejores materiales que nos permitan detectar nuestras partículas", dijo Magill. "Nos gustaría encontrar un solo material que nos permita identificar una partícula específica y no ver otras partículas".Estas nanopartículas nos ayudan a acercarnos "
Los tipos de experimentos para los cuales los científicos usan estos fotodetectores mejorados se consideran parte de la "frontera de intensidad" de la física de alta energía. Al ser más sensibles a cualquier pequeña señal ultravioleta que se produzca, estos recubrimientos de nanopartículas aumentan las posibilidades de detectar eventos rarosy puede permitir a los científicos una mejor visión de fenómenos como las oscilaciones de neutrinos, en los que un neutrino cambia de tipo.
Las ventajas de este tipo de material nuevo también podrían extenderse más allá del alcance de la física de partículas. Magill sugirió que las partículas podrían incorporarse en un vidrio transparente que podría mejorar la cantidad de luz visible disponible en algunos entornos oscuros.
"Hay mucha luz entre 300 nanómetros y 400 nanómetros que no vemos y no usamos", dijo Magill. "Al cambiar la longitud de onda, podríamos crear una forma para que esa luz sea más útil"
Un artículo basado en el estudio, "Propiedades de desplazamiento de longitud de onda de las nanopartículas de luminiscencia para la detección de partículas de alta energía y observación de procesos físicos específicos", apareció en la edición del 12 de julio de Informes científicos . El físico de Argonne, Junqi Xie, colaboró en la investigación, así como los científicos Wei Chen, Benjamin Jones, Lun Ma, David Nguyen y Sunil Sahi de la Universidad de Texas en Arlington.
El trabajo fue financiado por la Oficina de Ciencia del DOE Oficina de Física de Alta Energía con el apoyo adicional de la Fundación Nacional de Ciencias y el Departamento de Seguridad Nacional de los EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Argonne . Original escrito por Jared Sagoff. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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