Detectores de diamante superan una prueba de acelerador de un millón de pulsos

Un equipo de físicos en California y Nuevo México ha probado un sistema compacto de diagnóstico de haces que puede seguir el ritmo de la próxima generación de aceleradores de partículas, donde los pulsos pueden llegar a una tasa de hasta un millón por segundo. Esa es una subida brutal frente a los aproximadamente 120 pulsos por segundo que manejan los sistemas actuales, y es precisamente el tipo de brecha que hace que los detectores más antiguos parezcan anticuados antes de haber siquiera agotado su vida útil.

El detector de diamante combina sensores de diamante, un chip personalizado y electrónica de lectura rápida en un paquete diseñado para máquinas como el Linac Coherent Light Source II en SLAC. La historia más importante no es solo el material del sensor, que es lo bastante resistente para entornos de haz hostiles, sino la arquitectura de procesamiento de señal que permite al sistema seguir extrayendo datos útiles cuando los eventos empiezan a acumularse a una velocidad absurda.

Cómo se construyó el detector de diamante

En lugar de confiar en electrónica comercial, el equipo diseñó su propio circuito integrado para leer la respuesta del sensor de diamante bajo tasas extremas de eventos. Eso importa porque el cuello de botella en estos sistemas a menudo no es el detector en sí, sino la rapidez con la que la señal puede ser capturada, limpiada y convertida en algo que una sala de control pueda usar realmente.

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Las primeras pruebas completas se realizaron en SLAC el año pasado, donde el detector fue expuesto a paquetes de electrones que duraban alrededor de un picosegundo. Manejó miles de pulsos en distintos ajustes del acelerador y produjo una señal estable que duró aproximadamente una octava parte de un nanosegundo, con medidas que coincidieron estrechamente con los cálculos y una sensibilidad incluso mejor de lo esperado.

Un detector pequeño pensado para máquinas muy grandes

Ese rendimiento es útil ahora, pero la verdadera presión llegará después. Los aceleradores futuros pueden superar el millón de pulsos por segundo, y a esa escala incluso errores de medida diminutos comienzan a restar los datos necesarios para entender el comportamiento del haz. El atractivo del proyecto es que es lo bastante compacto como para considerarlo una herramienta práctica, no un trofeo de laboratorio hecho a medida.

• Sensores de diamante para la detección de haces en condiciones adversas
• Un microchip personalizado para lectura rápida de señales
• Operación estable durante las pruebas en SLAC
• Diseñado con un formato enchufable y listo para usar

Una segunda versión del chip está prevista para pruebas en 2026

Ya se está desarrollando una segunda versión del sistema con una nueva generación de chips y está prevista para pruebas en 2026. Si funciona, la tecnología podría ir más allá del diagnóstico de aceleradores y aplicarse en física de altas energías, sistemas láser potentes e investigación en fusión —todos ámbitos en los que el tiempo se mide en minúsculos fragmentos que hacen sudar a la electrónica ordinaria.