Suministro de 7900 planchas de polimetacrilato de metilo de muy alta transparencia a luz ultravioleta para la obtención de cubiertas anti-implosión para fotomultiplicadores de 20 pulgadas para el experimento Hyperkamiokande.

Description du marché

Hyper-Kamiokande (HK) es el proyecto de construcción de un telescopio de neutrinos internacional, evolución de los detectores Kamiokande y Super-Kamiokande, galardonados con los Premio Nobel en 2002 y 2015 respectivamente. Estos detectores, comúnmente denominados “detectores Cherenkov de agua”, están gestionados por el Observatorio de Kamioka (o Kamioka Observatory, que a su vez depende del Institute for Cosmic Ray Research y la Universidad de Tokyo). El detector HK se construirá a 620 m bajo tierra, con el fin de observar neutrinos, desintegración de protones y otros fenómenos físicos. El experimento se llevará a cabo en un enorme tanque cilíndrico de agua, de ~70m de diámetro y ~70 m de profundidad, lleno con una megatonelada de “agua ultrapura” extremadamente transparente, en cuyas paredes serán instalados decenas de miles de fotosensores (Photo-Multiplier Tubes, ‘PMTs’ de aquí en adelante) sensibles a la luz conocida como luz Cherenkov que producen las partículas, como el neutrino, al interaccionar con el agua. Dentro de los muchos detalles técnicos que requieren los PMTs a la hora de registrar una señal luminosa, uno importante es que funcionan en alto vacío para evitar la formación de descargas en presencia del alto campo eléctrico necesario para la amplificación de dicha señal. Éstos, pudiendo ceder a la presión de la columna de agua de 70 m a la que son expuestos mediante un colapso que se sucede a la escala del milisegundo llamado ‘implosión’, son un potencial peligro para la supervivencia del mismo experimento durante los más de 10 años que se espera que esté tomando datos. Con tal fin, se ha desarrollado una cubierta “anti-implosión” para cada uno de los PMTs de 20 pulgadas del experimento HK, compuesta por dos partes unidas entre ellas: la primera, formada de acero, que recubre la parte trasera del PMT; y la segunda, conformada a partir de planchas de polimetacrilato de metilo de muy alta transparencia a luz ultravioleta (PMMA UVT), que va situada en la parte delantera del PMT debiendo de ser transparente a los fotones Cherenkov que se pretende detectar con éste. El foco científico de HK está centrado alrededor de la detección de luz mediante los 20.400 PMTs de 20 pulgadas que operaran en el tanque de agua relleno de agua ultra-pura de éste. Cada uno de estos PMTs es producido especialmente para el experimento, por una empresa única en el mundo con una cláusula de exclusividad para su uso en Hyper-Kamiokande. A la hora de detectar la luz Cherenkov que se genera de la interacción del neutrino con el agua ultrapura albergada en el tanque de agua de Hyper-Kamiokande, cada PMT tiene una aceptancia finita, que, en su máximo, entre 350 y 400 nm, oscila entre el 30%. La reducción, en cualquier grado, de la cantidad de luz Cherenkov que alcanza cada uno de los PMTs compromete en gran medida la funcionalidad de Hyper-Kamiokande, y su potencial cometido científico. Por todo ello, la transparencia a rayos ultravioleta de la plancha de PMMA UVT es, de largo, el parámetro más importante que determina la funcionalidad de la cúpula de PMMA UVT de la protectora para el PMT de 20” de HK. Además de su transparencia, otro factor crucial para la supervivencia de más de 10 años de toma de datos del experimento HK es la resistencia mecánica de las cubiertas protectoras. El LSC ha realizado pruebas de validación con cubiertas de diferentes espesores conformadas a partir de planchas de PMMA UVT y validado que, un espesor de 13 mm cumple con los mínimos de resistencia necesarios para el proyecto. En particular, las pruebas de validación consisten en emulación experimental de la implosión de un PMT en condiciones reales del detector HK (e.g., a 80 m de profundidad). El LSC ha verificado, mediante dichos tests, que los requisitos técnicos de la plancha descritos en el presente pliego son suficientes.

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