En los enormes aceleradores, las partículas atraviesan los detectores en milmillonésimas de segundo, y para distinguirlas entre sí se necesita un cronómetro de increíble precisión. El nuevo detector µRWELL-PICOSEC actúa como tal cronómetro: captura el momento del paso de una partícula con una precisión de 48 picosegundos, es decir, 48 billonésimas de segundo.

El secreto está en que el detector combina dos fenómenos. Cuando una partícula cargada entra en un material transparente, produce un destello de luz débil, como un avión que, al romper la barrera del sonido, deja tras de sí una onda de choque. Esa luz incide sobre una fina capa de yoduro de cesio, que libera electrones. Luego, los electrones se aceleran en una cámara de gas con una lámina microperforada, y la señal se amplifica miles de veces. Así, un débil destello se convierte en un claro impulso eléctrico.

En las pruebas, se dispararon muones con energía de 150 GeV contra un detector de 10 por 10 centímetros. Estas partículas son similares a los electrones, pero 200 veces más pesadas. Midiendo el tiempo en dos áreas separadas del detector, los ingenieros obtuvieron resoluciones de 48 y 52 picosegundos con diferentes configuraciones. Tal precisión permite distinguir partículas que viajan casi a la misma velocidad, por ejemplo, en experimentos de búsqueda de nuevas partículas o en tomografía por emisión de positrones, donde es crucial saber exactamente dónde aniquiló una partícula.

Por ahora, la señal se ha registrado con un osciloscopio convencional en un solo canal, pero en el futuro el detector podría equiparse con electrónica multicanal para monitorear partículas en toda su superficie. Entonces, el cronómetro se convertiría también en un mapa, y los físicos tendrían una herramienta que ve a la vez dónde y cuándo pasó una partícula.