Cómo cazar una desintegración rara: un escáner para detectores de germanio exprés
La caza de la desintegración más rara se parece a buscar una moneda falsa en un montón de monedas auténticas. No solo hay que encontrarla, sino también demostrar que no es un reflejo del metal. En el experimento LEGEND se busca la doble desintegración beta sin neutrinos del germanio-76, un proceso que ocurriría si el neutrino fuera su propia antipartícula. Pero los detectores de germanio ultrapuro también captan partículas ordinarias que llegan del exterior. Especialmente molestos son los eventos en la superficie del cristal: dejan una señal parecida a la buscada, pero con un tiempo de subida del pulso diferente.
Para aprender a distinguirlos, se construyó el banco de pruebas CAGE: una cámara de vacío con una fuente de partículas móvil. Dentro hay un colimador, un tubo que emite un haz estrecho de partículas alfa, rayos gamma o electrones. Tres motores mueven la fuente, lo que permite bombardear cualquier punto de la superficie del detector desde distintos ángulos. Así se puede obtener un «pasaporte» de cada zona: cómo cambia la forma del pulso según el lugar de impacto.
El escaneo con rayos gamma de 59,5 keV mostró que los eventos en el borde del detector tienen un tiempo de subida del pulso mayor que los del centro. Es como el eco en una habitación: junto a las paredes el sonido regresa de manera distinta que en el medio. Este criterio permitirá descartar eventos no deseados en los datos de LEGEND y aumentar las posibilidades de ver esa desintegración tan rara.
El germanio-76 tiene un período de semidesintegración de aproximadamente 1,8×$10^{21}$ años, cien mil millones de veces la edad del universo. Si esta desintegración ocurriera rápidamente, nunca llegaríamos a ver ni un solo evento.
La búsqueda de la doble desintegración beta sin neutrinos recuerda a la trama de «Solaris»: los protagonistas intentan captar una señal que podría ser solo interferencia y distinguirla del ruido, una cuestión de confianza en el detector.