Científicos españoles desarrollan detectores de radiaciones para misiones de la ESA

El proyecto está integrado por el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB) y el Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), con la colaboración del Instituto de Física de Cantabria (IFCA) y el organismo de investigación espacial holandés SRON-Netherlands Institute for Space Research.

"Estos sensores son microcalorímetros extremadamente sensibles y miniaturizados, como pequeños termómetros, que pueden detectar incluso la energía de un solo fotón", ha explicado Lourdes Fàbrega, investigadora del ICMAB que dirige el equipo de investigación.

Estos sensores serán utilizados como alternativa europea para el el espectrómetro de rayos X de alta resolución en el telescopio de rayos X ATHENA de la ESA, que se lanzará en 2030, y que en principio contará con detectores fabricados por la NASA.

ATHENA (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics) sustituirá XMM-Newton y estudiará el origen de las galaxias, los agujeros negros y otros fenómenos del universo.

"Estos sensores, llamados sensores de transición abrupta ("transition-edge-sensors", TES), están hechos de capas finas de molibdeno y oro, que tienen propiedades superconductoras y funcionan a temperaturas criogénicas cercanas al cero absoluto, y también pueden fabricarse con titanio y oro", según la investigadora.

"Los TES pueden detectar casi el 100 % de los fotones de rayos X y determinar -ha añadido Fàbrega- las diferencias de energía entre los fotones con alta resolución en un rango de energía clave para el estudio de los materiales". Ilustración de la emisión de una galaxia activa. Imagen del IAC.

También pueden, según Fàbrega "detectar diferencias en la energía de los fotones 50 veces más pequeñas que los detectores actuales de última generación y por tanto, por ejemplo, en análisis de materiales proporcionan información muy detallada sobre la estructura química y electrónica que no se puede medir fácilmente con otros tipos de espectrómetros".

El investigador del ICMA Agustín Camón ha explicado que "el molibdeno es un material superconductor con una temperatura crítica muy baja. La temperatura crítica es la temperatura por debajo de la cual la resistencia eléctrica desaparece en el material, y una corriente puede circular sin pérdidas energéticas".

Los detectores criogénicos de radiación basados en sensores TES constituyen la próxima generación en instrumentación para una variedad de aplicaciones científicas y tecnológicas.

Según el CSIC, aunque fueron desarrollados para el espacio, se han empezado a utilizar en otras aplicaciones, como la nanotecnología, la biomedicina, la seguridad y la industria, debido a su extraordinaria sensibilidad, lo que representa beneficios de la investigación espacial para otros ámbitos de la ciencia.