El detector MOdular Neutron SpectromeTER (MONSTER) y su avanzado sistema digital de toma de datos, diseñados enteramente por investigadores de la Unidad de Innovación Nuclear del Departamento de Energía del CIEMAT, constituyen uno de los instrumentos más potentes a nivel mundial para realizar espectroscopía de neutrones diferidos.
La construcción de MONSTER ha contado también con una importante participación de la industria española, gracias a un acuerdo de transferencia de tecnología entre el CIEMAT y la empresa Scientifica Internacional: 33 de los 60 módulos de centelleo líquido que forman el espectrómetro en su versión actual son de fabricación española.
La colaboración internacional que opera MONSTER está formada por más de veinte investigadores del CIEMAT, el Variable Energy Cyclotron Centre (India), la Universidad de Jyväskylä (Finlandia), el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), la Universidad Poltécnica de Barcelona y la Facility for Antiproton and Ion Research (FAIR, Alemania), así como por colaboradores externos del Institut de Physique Nucleaire d’Orsay (Francia), la Universidad Complutense de Madrid y la Universidad de Sevilla.
A principios de marzo de 2019 se realizó un experimento en el laboratorio de aceleradores de la Universidad de Jyväskylä sobre la desintegración beta del 85As y 86As. Dichos núcleos se han producido mediante reacciones de fisión inducidas por protones de 25 MeV sobre uranio, y han sido seleccionados del resto de contaminantes de la reacción mediante el separador de masas IGISOL. Los iones son implantados en una cinta y los productos de su desintegración (betas, rayos gamma y neutrones) son medidos con un detector plástico, un clover de Ge (germanio) y cuatro detectores de LaBr3 (bromuro de lantano) y MONSTER, respectivamente.
El experimento combina por primera vez MONSTER con el sistema de toma de datos del CIEMAT, constituido por 54 canales de digitalizadores con resolución de 14 bits y frecuencias de 1 Gigamuestreo/s. Durante los cinco días de toma de datos se ha logrado medir con una precisión sin precedentes el espectro de emisión de neutrones diferidos del 85As y obtener, por primera vez, datos sobre la emisión de neutrones del 86As y 87As.
Para determinar la energía de ca
da neutrón detectado se aplica la técnica de tiempo de vuelo: la diferencia de tiempos entre la desintegración beta, registrada mediante un detector plástico, y el tiempo de llegada del neutrón a un detector de neutrones, ubicado a una distancia de dos metros con respecto a la posición de la desintegración, permiten calcular su velocidad y, por tanto, su energía.
En la figura se muestran las distribuciones de tiempo de vuelo de los neutrones para el 85As medidas con MONSTER. Las resonancias que se observan en los dos espectros de tiempo de vuelo se con neutrones de energías bien definidas. El análisis de los datos será el tema central de la tesis de Alberto Pérez de Rada, un investigador predoctoral de la Unidad de Innovación Nuclear con cargo al proyecto FPA2016-76765-P.
