El centre mixt del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat de València (UV) reforça el seu lideratge en instrumentació avançada amb la seua participació clau en l’experiment internacional LUXE [1], que investigarà per primera vegada en laboratori fenòmens d’electrodinàmica quàntica en camps intensos (SFQED, per les seues sigles en anglès).

L’experiment, que tindrà lloc al centre DESY d’Alemanya, recrearà condicions extremes que fins ara només es podien observar de forma indirecta en entorns astrofísics, com els que envolten les estrelles de neutrons. Gràcies a la combinació d’acceleradors d’alta energia i làsers ultraintensos, LUXE permetrà estudiar processos quàntics fonamentals en règims quàntics mai abans explorats experimentalment, prop del límit quàntic en què es creen parells electró-positró espontàniament a partir del buit (conegut com el límit de Schwinger [2]).

Des de 2020, l’equip de l’IFIC liderat per Adrián Irles, del grup AITANA, encapçala a Espanya el desenvolupament de calorímetres electromagnètics d’alta granularitat, una tecnologia essencial tant per a LUXE com per a futurs col·lisionadors electró-positró. Des de 2021, el grup està involucrat en la creació de la col·laboració DRD6 del CERN en R+D de detectors calorimètrics, oficialitzada en 2024. L’any 2022, l’IFIC es va incorporar oficialment a la col·laboració LUXE, assumint un paper protagonista en el disseny, integració i construcció d’aquests sistemes de detecció.

Al juny de 2025, este treball va assolir un hito clau [3] amb una exitosa campanya de test beam a DESY-II, on es va provar un protoptip de calorímetre basat en capes alternes de silici i tungsté compacte i granular. El sistema —els sensors del qual van ser íntegrament muntats i caracteritzats a l’IFIC— va recopilar més de 380 milions d’esdeveniments, en sincronització amb un telescopi de feix basat en sensors ALPIDE, el més avançat d’Europa en la seua categoria.

El desenvolupament del prototip ha sigut possible gràcies a la col·laboració amb grups internacionals de la Universitat de Varsòvia, Universitat AGH de Cracòvia, Universitat de Tel Aviv, DESY i l’Institut de Ciències Espacials de Bucarest. L’IFIC ha sigut responsable del disseny mecànic de precisió i del muntatge hipercompacte de sensors de gran superfície, una tasca recolzada per la nova sala neta TARDIS-Lab [4]. Aquesta instal·lació permet el caracteritzat, integració i testatge de sensors de silici en condicions controlades, i posiciona l’IFIC com a centre de referència en aquesta àrea.

La instrumentació desenvolupada per a LUXE i DRD6 també és estratègica per als detectores dels futurs col·lisionadors lineals i circulars, coneguts com a factories de Higgs, tant per a la física del bosó de Higgs i més enllà del Model Estàndard com per a la mesura de la lluminositat en les zones endavant dels detectors [5].“Només enfortint i donant suport al treball en instrumentació ens donem la capacitat de decidir quina física volem fer hui i en el futur”, afirma Irles. “És per això”, continua, “que crec que aquest projecte és tan atractiu per a la gent jove, tant a l’IFIC com fora”.

El lideratge de l’IFIC en aquest àmbit es veu reforçat pel seu paper destacat en la col·laboració DRD6 del CERN, centrada en R+D de detectors calorimètrics, on Adrián Irles ocupa el càrrec de deputy coordinator del grup de treball en calorimetria d’alta granularitat.

Aquest èxit reflecteix com una aposta estratègica i sostinguda per la R+D+i en tecnologies de detecció, combinada amb una participació activa en col·laboracions internacionals, situa l’IFIC al nucli de les transformacions científiques de la física de partícules contemporània.

References:

[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] Alguns exemples:

• “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