Detectores monolíticos para actualizaciones de ATLAS

El acelerador LHC es el programa insignia del CERN y prioridad de ECFA. Para estudiar la frontera energética, se mejorará el LHC para alcanzar unas siete veces la luminosidad instantánea nominal actual. Se prevé que el período del HL-LHC comience en 2030. Para afrontar el aumento de luminosidad, es necesario actualizar varios sub-sistemas de ATLAS. Este proyecto continúa una serie de proyectos coordinados entre IFAE e IMB-CNM para entregar sistemas críticos de sub-detectores producidos en España al experimento ATLAS. En esta convocatoria la UAB se ha unido como sub- proyecto. El detector de píxeles de ATLAS desempeña un papel clave en muchas mediciones, ya que mejora la resolución de parámetros de impacto de las trazas, la reconstrucción de vértices y la identificación de quarks-b. Su capa interna es clave y soporta la dosis de radiación más alta. Para el HL-LHC, ATLAS reemplazará el detector interno con uno compuesto totalmente por sensores de silicio (ITk). IFAE e IMB-CNM han contribuido previamente a los detectores de píxeles de ATLAS (IBL y AFP). La tecnología 3D del IMB-CNM demostró ser resistente a la radiación, superando los sensores planos. El IFAE ha sido seleccionado como instituto para el ensamblaje de los módulos mas internos de ITk durante la etapa de prototipado y, recientemente, ha concluido con éxito la pre-producción de módulos triples para ITk. Este proyecto busca consolidar estas actividades y entregar un tercio de los módulos internos de ITk. También se investigará la producción de sensores 3D para el reemplazo de ITk en la sala blanca del IMB-CNM, que ha sido recientemente actualizada. Aunque el detector ITk logrará excelente resolución, el alto número de colisiones simultáneas durante el HL-LHC degradará el rendimiento del detector en las regiones delanteras. Por ello, ATLAS fabricará el High Granularity Timing Detector (HGTD) para mitigar este efecto. Sus sensores serán del tipo LGAD, desarrollados inicialmente en el IMB-CNM. El segundo objetivo principal es producir una décima parte de los módulos HGTD en España, incluyendo hibridación, ensamblaje y pruebas. Además, se investigarán LGADs mejorados para su posible uso en el reemplazo de los discos internos del HGTD. Simultáneamente, se explorarán mejoras en detectores híbridos (IMB-CNM) y monolíticos (UAB). Este esfuerzo a largo plazo, desarrollado en el marco de la colaboración internacional DRD3, busca fomentar la innovación y abordar las necesidades de futuros experimentos de física de partículas, asegurando la relevancia de los grupos españoles en el área. En resumen, este proyecto consolida la participación española en la actualización de ATLAS para el HL-LHC. Los principales objetivos son la entrega de módulos de píxeles 3D y módulos HGTD LGAD fabricados en España, avanzar tecnologías punteras para detectores de altas energías y explorar soluciones híbridas y monolíticas.