Los sensores de borde de transición del Instituto de Espacial de Países Bajos, muestran potencial como detectores de axiones
Ámsterdam, Países Bajos, Europa.- Los científicos de SRON han demostrado el potencial de los sensores de borde de transición (TES) para la detección de axiones. Estas partículas hipotéticas nunca se han observado, posiblemente debido a las débiles señales que producen. La evidencia de su existencia puede proporcionar una explicación del origen de la materia oscura. TES_configuración.jpg
Los axiones son partículas hipotéticas introducidas en la década de 1970 como posibles respuestas a varias preguntas abiertas en física de partículas y cosmología. Más recientemente, los científicos han sugerido que los axiones son candidatos atractivos para la materia oscura. Según la teoría, el 85% de toda la masa del universo consiste en esta materia oscura, que nunca se ha observado directamente porque no interactuaría con la materia «normal» de la forma convencional.
Los científicos esperan que los axiones a veces se conviertan en rayos X cuando vuelan a través de un fuerte campo magnético. Se espera que nuestro Sol sea una de las fuentes que produzcan axiones. Un gran imán dentro de un telescopio solar podría encargarse de la conversión a rayos X. Posteriormente, se requiere un detector de rayos X con un ruido de fondo extremadamente bajo porque los axiones sufren metamorfosis solo esporádicamente.
Los científicos de SRON, incluido el primer autor Davide Vaccaro, ahora han demostrado que sus TES, en principio, logran un ruido de fondo suficientemente bajo. Midieron un fondo de menos de un fotón de rayos X por hora por cada centímetro cuadrado de detector. Eso sigue siendo un factor de 2000 demasiado alto para una búsqueda eficaz de axiones, pero estiman que pueden reducir el fondo al nivel requerido en condiciones mejoradas: una mejor protección contra las fuentes reales de rayos X, como los rayos cósmicos y la radiactividad natural de los materiales utilizados. El hallazgo convierte al TES de SRON en una tecnología adecuada para la próxima generación de helioscopios.
Los resultados también son relevantes en el contexto de la futura misión de rayos X Athena de la ESA, para la cual el TES de SRON es el detector de respaldo. El bajo ruido de fondo no es solo una característica bienvenida para los helioscopios axion; Los telescopios de rayos X convencionales también se benefician, ya que les permiten observar fuentes más débiles.
Publicación
La publicación ha sido seleccionada para la portada de la edición de abril de Review of Scientific Instruments.
D. Vaccaro; L. Gottardi; H. Akamatsu; J. van der Kuur; K. Nagayoshi; E. Taralli; M. de Wit; K. Ravensberg; JR Gao; J. W. A. den Herder, ‘Tasas de fondo de los microcalorímetros del sensor de borde de transición de rayos X bajo una lectura de multiplexación de dominio de frecuencia para la detección de partículas similares al axión solar’, Revisión de instrumentos científicos
Pie de foto: La configuración criogénica del experimento para medir el fondo de rayos X a -273,1 grados Celsius, cerca del cero absoluto. La configuración contiene los detectores TES y la electrónica superconductora que lee simultáneamente múltiples detectores; 32 en este caso.
