En el ámbito de la física nuclear, el estudio de los núcleos exóticos, aquellos que se encuentran cerca o más allá de la línea de goteo de protones, ha cobrado una importancia notable. Estos núcleos presentan una variedad de procesos de desintegración únicos, como la emisión de protones retardados por beta, la desintegración alfa y la radiactividad directa de protones. Para explorar las propiedades complejas de estos núcleos, se ha vuelto esencial el uso de sistemas de detección de alta eficiencia y bajo umbral.
Avances en la detección de desintegraciones exóticas
Un equipo de investigación ha desarrollado un sistema de detección avanzado que combina una matriz de detectores de silicio con detectores de germanio de alta pureza (HPGe), integrado con un sistema de lectura digital de alto rendimiento que opera a una frecuencia de muestreo de 250 MHz y con una resolución de 14 bits. Esta tecnología de digitalización de formas de onda convierte señales analógicas en digitales, permitiendo la captura precisa de la energía, el tiempo y la información de posición de las partículas de desintegración, así como correlaciones de rayos gamma.
La capacidad de medición multiparamétrica del sistema garantiza un seguimiento de alta precisión de los procesos de desintegración de partículas cargadas. Gracias al procesamiento de formas de onda en tiempo real y a la configuración de lógica de disparo programable, se pueden reconstruir con exactitud los procesos de desintegración de núcleos de vida corta. Mediante el uso de sofisticados algoritmos de análisis de forma de pulso, el sistema logra discriminar de manera eficiente entre diferentes partículas cargadas, como protones y partículas alfa, basándose en las diferencias de forma de las señales de pulso generadas en el detector.
La mejora en la eficiencia de adquisición de datos y la precisión de las mediciones, gracias al procesamiento digital de señales, representa un avance significativo en comparación con los sistemas de lectura tradicionales.
Para validar el rendimiento del sistema, los investigadores llevaron a cabo experimentos de desintegración beta en el núcleo rico en protones 32Ar y sus núcleos vecinos en la Línea de Iones Radiactivos (RIBLL1) en la Instalación de Investigación de Iones Pesados de Lanzhou (HIRFL). Los resultados experimentales mostraron que el sistema capturó con éxito las ramas de desintegración del 32Ar, demostrando su capacidad para resolver estructuras finas en el proceso de desintegración y proporcionando datos cruciales para el estudio de estructuras nucleares exóticas.
La alta granularidad y el bajo umbral de detección del sistema, que puede llegar a ser de aproximadamente 500 keV para protones, lo hacen especialmente adecuado para investigar modos de desintegración raros, como la emisión de dos protones retardados por beta. En el futuro, el equipo de investigación planea actualizar la matriz de detectores para convertirla en una plataforma en el Instalación de Aceleradores de Iones Pesados de Alta Intensidad (HIAF), que proporcionará capacidades de investigación mucho más potentes para estudios de vanguardia, incluidos la exploración de estructuras nucleares exóticas, la investigación de las propiedades de desintegración de núcleos superpesados y la medición de reacciones clave en astrofísica nuclear.
