The latest results from CAST and the IAXO project

The CAST experiment has been the most sensitive helioscope so far. It has extended its sensitivity to the upper bounds of axion masses allowed by cosmology, entering well into the QCD-axion band. The preliminary analysis of the data taken with sensitivity to axion masses of the range 0.64 eV to 1.17 eV show no excess of signal above background and the coupling constant is restricted to ga¿ < 3.3 × 10-10 GeV-1 . While CAST continues with the aim to improve its results in the vacuum phase, IAXO is the new project proposed to build a dedicated magnet for axion searches that will supersede CAST’s sensitivity by one order of magnitude in ga¿

Solar X-rays from Axions: Rest-Mass Dependent Signatures

The spectral shape of solar X-rays is a power law. The more active the Sun is, the less steep the distribution. This behaviour can be explained by axion regeneration to X-rays occurring ~400km deep into the photosphere. Their down-comptonization reproduces the measured spectral shape, pointing at axions with rest mass m_a~17 meV/c2, without contradicting astrophysical-laboratory limits. Directly measured soft X-ray spectra from the extremely quiet Sun during 2009 (SphinX mission), though hitherto overlooked, fitt the axion scenario.Comment: To appear in Proceedings of the 5th Patras Axion Workshop, Durham 200

Microfsica en detectores gaseosos

En este trabajo se estudian los conceptos básicos del funcionamiento de un detector de micromegas, además se estudian más en profundidad por medio de simulaciones dos geometrías, una bulk y una microbulk para distintos gases, argón, neón y xenón mezclados con 2% de Isobutano. Finalmente se comparan los datos obtenidos tanto para microbulk como bulk con datos reales. En el caso de la bulk datos obtenidos de TREX-DM

Pattern Recognition in a High Pressure Time Projection Chamber prototype with a Micromegas readout for the 136Xe double beta decay

The objective of this study has been to analyse the pattern recognition potential for background discrimination in a high pressure Time Projection Chamber (TPC) equipped with Micromegas detectors looking for the 136Xe neutrinoless double beta decay (&#946;&#946;0&#957;). In addition the commissioning of a medium size prototype equipped with pixelized Micromegas allows to do first recognition of tracks in long drift distances (38 cm) and to study the performance of these detectors on it. Results show good pattern recognition capabilities and energy resolutions, proven the operability of these detectors for a &#946;&#946;0&#957; experiment. The study of the background rejection potential in a 100kg TPC operating with Xe gas at 10 bar and equipped with Micromegas to study the &#946;&#946;0&#957; have been done with MonteCarlo simulations. After the application of discrimination algorithms based on pattern recognition a rejection power of six orders of magnitude was obtained while the signal efficiency is 40%

Caracterización del prototipo NEXT-MM del experimento NEXT para la búsqueda de la desintegración doble beta sin neutrinos del isótopo Xe136

La desintegración doble beta sin neutrinos es una reacción de gran interés en el marco de la física actual, ya que su detección implicaría la existencia de una desintegración imposible para el Modelo Estándar. El experimento NEXT consiste en una TPC de alta presión con 100\,kg de Xenón enriquecido con 136Xe, para medir ambos modos de desintegración doble beta. El prototipo NEXT-MM, desarrollado en la UZ, está basado en detectores Micromegas. La buena resolución tanto energética como espacial y su escalabilidad, lo hacen ideal para esta tarea. En primer lugar, se ha revisado y modificado el software de simulación, reconocimiento de trazas y análisis de los datos de la simulación para adaptarlos a la geometría del detector; así como definido una fuente radiactiva específica para que sea lo más similar posible a la que se utiliza en el laboratorio. Se han incorporado y modificado observables para que puedan ser comparados directamente con las medida y se ha visto también que mediante el uso de los observables podemos obtener información sobre muchos aspectos de los eventos que ocurren en el volumen activo del gas. Además, se ha caracterizado experimentalmente un detector micromegas (MM5) extra para NEXT-MM. Esta caracterización era de especial interés ya que la micromegas MM5 no se había utilizado todavía y podría presentar unas condiciones de funcionamiento mejores que algunas de las que están instaladas en el prototipo actualmente. Para caracterizar la micromegas se ha utilizado un sistema llamado TREX-TF con un diseño muy similar a NEXT-MM pero de dimensiones más reducidas, lo que hace más práctico para este tipo de caracterizaciones. Las conclusiones de la caracterización son positivas, ya que la micromegas MM5 no está limitada por su transparencia y además presenta una ganancia mayor que dos de las tres micromegas de NEXT-MM

Experimentación con detectores gaseosos en una cámara de proyección temporal (TPC)

En este trabajo se propone el estudio de una cámara Compton con detectores de carga Micromegas como una innovadora alternativa para la detección de radioisótopos en medicina nuclear y se realizan una serie de simulaciones del experimento NEXT\=/MM para comprobar su validez. El estudio se llevará a cabo analizando la información que proporcionan los eventos que produzcan tres deposiciones. Para obtenerlos se implementa y utiliza un algoritmo de \textit{tracking} para eventos de tres deposiciones, que permite obtener la trayectoria de un fotón a partir de la energía y posición de dichas deposiciones, basándose en la comparación de los ángulos de incidencia Compton con los obtenidos geométricamente en las diversas trayectorias, cuyo resultado es el ángulo de dispersión Compton que ha sufrido el fotón en la primera de las deposiciones, resultando por tanto en un cono de posibles puntos de emisión. Cada uno de los eventos genera un cono, de manera que podemos obtener la posición de la fuente conociendo el punto en el que se cortan todos los conos. Se introduce también un método de proyección de los eventos al plano de emisión y se estudian y analizan los resultados de una serie de simulaciones, incluyendo la influencia de factores como son la presión y la adición de gases que reducen la influencia de la difusión de los electrones en la cámara. Por último, al tratarse de un primer contacto con este tipo de estudios y no haberse encontrado resultados especialmente buenos, se exponen diversos modos de mejorar la calidad de la detección, resolución y reducción de exposición del paciente

Signatures for Solar Axions/WISPs

Standard solar physics cannot account for the X-ray emission and other puzzles, the most striking example being the solar corona mystery. The corona temperature rise above the non-flaring magnetized sunspots, while the photosphere just underneath becomes cooler, makes this mystery more intriguing. The paradoxical Sun is suggestive of some sort of exotic solution, axions being the (only?) choice for the missing ingredient. We present atypical axion signatures, which depict solar axions with a rest mass max ~17 meV/c2. Then, the Sun has been for decades the overlooked harbinger of new particle physics.Comment: To appear in the proceedings of the 6th Patras Workshop, Zurich 5-9 July 201

Tomografía con muones

En este trabajo se presentará la tomografía con muones como método de obtención de imágenes.Se expondrán sus ventajas con respecto a otras técnicas actuales y los retos que entraña ponerla enpráctica. También se comprobarán los principios de detección de diferentes técnicas de tomografíade muones con un software de simulación de partículas. Esto permitirá trabajar con datos similaresa los obtenidos empleando detectores reales. De esta forma se podrá profundizar en estas técnicasde detección de forma realista y con total flexibilidad.<br /

RAYOS CÓSMICOS SOBRE LA SUPERFICIE TERRESTRE

La Tierra se ve continuamente bombardeada por partículas provenientes del Sol, de nuestra Galaxia, e incluso de fuera de esta. Dichas partículas reciben el nombre de Rayos Cósmicos, y es importante monitorizar su flujo ya que pueden causar problemas en dispositivos electrónicos e incluso en la salud, entre otros. El objetivo de este trabajo será realizar un estudio del ritmo de rayos cósmicos que reciben algunas estaciones de medida situadas alrededor del globo terrestre (utilizando la base de datos NMDB) y comprobar la dependencia que tiene con la actividad solar, la altitud y la latitud/rigidez. Además, se realizarán varias simulaciones en GEANT4, en las que se lanzarán neutrones cósmicos sobre una geometría que simula los detectores NM64 utilizados en las estaciones de medida de la NMDB. Estas simulaciones permitirán una mejor comprensión del funcionamiento de los detectores de neutrones y de las interacciones que se dan entre los neutrones y los distintos elementos de dichos detectores. Se mostrará cómo la intensidad de rayos cósmicos detectados en la superficie terrestre se ve modulada por el ciclo de 11 años de actividad solar, siendo menor cuando el número de manchas solares es mayor y viceversa. Además, cuanto mayores sean la altitud y la latitud a la que se encuentre el detector de neutrones, recibirá una mayor intensidad de rayos cósmicos.<br /

Diseño de un detector de contaminación superficial de alfas de alta sensibilidad

La detección de eventos poco probables, tales como la desintegración doble beta sin neutrinos o partículas más allá del Modelo Estándar candidatas a materia oscura como los WIMPs, requiere el uso de detectores de bajo fondo. Con el objetivo de reducir la presencia del fondo causado por los rayos cósmicos y la radiación superficial, los experimentos que buscan detectar este tipo de eventos raros suelen situarse en laboratorios subterráneos. No obstante, incluso a cientos de metros de profundidad existe una fuente de radiación difícil de eliminar: el radón (Rn). La contaminación producida por este elemento, tanto ambiental como superficial, supone un reto para la mejora de la sensibilidad alcanzable en experimentos de bajo fondo.El objetivo de este trabajo es diseñar un detector de partículas alfa de alta sensibilidad que permita identificar la presencia de Rn y su progenie depositados sobre superficies de materiales. Por un lado, nos centraremos en el estudio del comportamiento que tendría un prototipo inicial del detector utilizando el entorno de simulación REST. Por el otro, seguiremos el proceso de puesta a punto del detector en el laboratorio y valoraremos los primeros resultados experimentales. Finalmente, abordaremos las posibles futuras modificaciones y analizaremos las conclusiones extraíbles de las pruebas realizadas.<br /