Rivelatori di Fotoni a Basso Rumore di Fondo

Negli anni recenti si è molto sviluppato il campo della ricerca di particelle esotiche di vario tipo, alcune buonissimi candidati costituenti la materia oscura, che vanno sotto il nome generico di WISPs (Weakly Interacting Slim Particles) (v. arXiv:1002.0329). A causa della debolezza dell’accoppiamento degli WISPs ai fotoni, canale principale di interazione, si tratta di rivelare pochissimi fotoni di segnale al secondo (tipicamente meno di 10-3 ph/s) sul fondo di rumore del rivelatore.

Il rivelatore ideale per questo tipo di applicazioni è il Transition Edge Sensor (TES): un sottile film metallico viene raffreddato a temperature di poche decine di mK e tenuto, grazie ad un feedback elettrotermico, al punto di transizione tra conduttività normale e superconduttività. L’assorbimento di uno o più fotoni causa un’immediato aumento della resistenza del film ed il circuito di feedback genera un impulso di corrente che contiene anche l’informazione sull’energia depositata dalla radiazione incidente. I sensori TES sono praticamente privi di fondo, contano il singolo fotone e la loro regione di massima sensibilità spettrale può essere selezionata durante la produzione in un ampio intervallo, da meno di 1 eV fino a parecchie decine di keV.

Il gruppo BARBE di Trieste sviluppa e prova sensori TES in collaborazione con l’Università di Camerino e con l’INRIM del CNR di Torino, in vista di applicazioni “sul campo” agli esperimenti di ricerca di WISPs CAST, al CERN, e ALPS al DESY di Amburgo.

Responsabile del gruppo di ricerca
Responsabile: 
Giovanni Cantatore

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Ultimo aggiornamento: 22-11-2019 - 18:50