El centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV) refuerza su liderazgo en instrumentación avanzada con su participación clave en el experimento internacional LUXE [1], que investigará por primera vez en laboratorio fenómenos de electrodinámica cuántica en campos intensos (SFQED, por sus siglas en inglés).

El experimento, que se llevará a cabo en el centro alemán DESY, recreará condiciones extremas que hasta ahora sólo se podían observar de forma indirecta en entornos astrofísicos, como los que rodean a las estrellas de neutrones. Gracias a la combinación de aceleradores de alta energía y láseres ultraintensos, LUXE permitirá estudiar procesos cuánticos fundamentales en regímenes cuánticos nunca explorados experimentalmente, cerca del límite cuántico en el cual se crean pares electrón-positrón espontáneamente a partir del vacío (llamado límite de Schwinger [2]).

Desde 2020, el equipo del IFIC liderado por Adrián Irles, del grupo AITANA, encabeza en España el desarrollo de calorímetros electromagnéticos de alta granularidad, una tecnología esencial tanto para LUXE como para futuros colisionadores electrón-positrón. Desde 2021, el grupo se involucró directamente en la creación de la colaboración DRD6 del CERN en I+D en detectores de tipo calorímetro, oficializada en 2024. En 2022, el IFIC se unió oficialmente a la colaboración LUXE, asumiendo un papel protagonista en el diseño, integración y construcción de estos sistemas de detección.

En junio de 2025, este trabajo alcanzó un hito [3] con una exitosa campaña de ensayos con haces de partículas (test beam) en DESY-II, donde se probó un prototipo del calorímetro basado en capas alternas de silicio y tungsteno compacto y granular diseñado hasta la fecha. El sistema, cuyos sensores fueron ensamblados y caracterizados íntegramente en el IFIC, recolectó más de 380 millones de eventos en sincronía con un sistema de telescopios de haz basado en sensores ALPIDE, el más avanzado de Europa en su tipo.

El desarrollo del prototipo ha sido posible gracias a la colaboración con grupos internacionales de la Universidad de Varsovia, Universidad AGH de Cracovia, Universidad de Tel Aviv, DESY y el Instituto de Ciencias Espaciales de Bucarest. El IFIC ha sido responsable del diseño mecánico de alta precisión y del ensamblado hipercompacto de sensores de gran superficie, una labor respaldada por la nueva sala limpia llamada TARDIS-Lab [4]. Esta instalación permite el caracterizado, integración y testeo de sensores de silicio en condiciones controladas, y posiciona al IFIC como centro de referencia en esta área.

La instrumentación desarrollada para LUXE y el DRD6 también es estratégicamente vital en el desarrollo de los detectores de futuros colisionadores lineales y circulares, llamados Factorías de Higgs, tanto para la física del bosón de Higgs y más allá del Modelo Estándar como la física de los sistemas de medición de luminosidad en las zonas hacia delante de los detectores. [5]

“Sólo fortaleciendo y apoyando el trabajo en instrumentación nos regalamos la capacidad de decidir qué física queremos hacer hoy y en el futuro”, afirma Irles . “Por ello, creo que este proyecto es tan atractivo para la gente joven tanto en el IFIC como fuera”, continúa.

El liderazgo del IFIC en este ámbito se ve reforzado por su papel destacado en la colaboración DRD6 del CERN, centrada en el I+D de detectores de calorimetría, donde Adrián Irles ocupa la posición de deputy coordinator del grupo de trabajo en calorimetría de alta granularidad.

Este logro refleja cómo la apuesta estratégica y sostenida por la I+D+i en tecnologías de detección e instrumentación de detectores, combinada con una activa participación en colaboraciones internacionales, sitúa al IFIC en el núcleo de las transformaciones científicas de la física de partículas actual.

Referencias:

[1] “Technical Design Report for the LUXE experiment”  Eur.Phys.J.ST 233 (2024)  https://link.springer.com/article/10.1140/epjs/s11734-024-01164-9

[2] “On gauge invariance and vacuum polarization” Phys.Rev. 82 (1951) 664-679 https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.82.664

[3] La sala limpia del Laboratorio 133, también conocida como TARDIS-Lab porque “es más grande por dentro que por fuera” https://en.wikipedia.org/wiki/TARDIS

[4] “IFIC and its international partners meet a milestone in detector instrumentation for LUXE and beyond”  https://aitanatop.ific.uv.es/aitanatop/milestone-luxe-ecalp/

[5] Algunos ejemplos:

• “International Large Detector: Interim Design Report” https://arxiv.org/abs/2003.01116

• “The ILD Detector: A Versatile Detector for an Electron-Positron Collider at Energies up to 1 TeV” https://arxiv.org/abs/2506.06030
• “Novel silicon and GaAs sensors for compact sampling calorimeters” Eur.Phys.J.C 85 (2025) 6, 684  https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-025-14341-4
• “A proposal for the Lohengrin experiment to search for dark sector particles at the ELSA Accelerator” Eur.Phys.J.C 85 (2025) 5, 600 https://link.springer.com/article/10.1140/epjc/s10052-025-14257-z
• “A Silicon-Tungsten ECAL for the FCC Detectors” https://indico.cern.ch/event/1529896/contributions/6436820/attachments/3036750/5363080/2025%E2%88%9201_FCC_EoI_det_SiW_ECAL_v4-040225.pdf
• “Expression of Interest: Development of a Compact SiW Luminosity Calorimeter for FCC-ee Detectors”

https://indico.cern.ch/event/1529896/contributions/6436849/attachments/3036727/5363056/FCC_LumiCal_EoI.pdf