Suministro de fabricación de cúpulas de polimetacrilato de metilo de muy alta transparencia a luz ultravioleta por termo conformado para la obtención de cubiertas anti-implosión para fotomultiplicadores de 20 pulgadas para el experimento Hyperkamiokande en el marco del Plan de Recuperación, Transformación y Resiliencia.

Hyper-Kamiokande (HK) es el proyecto de construcción de un telescopio de neutrinos internacional, evolución de los detectores Kamiokande y Super-Kamiokande. El detector HK se construirá a 620 m bajo tierra, con el fin de observar neutrinos, desintegración de protones y otros fenómenos físicos. El experimento se llevará a cabo en un enorme tanque cilíndrico de agua, de ~70m de diámetro y ~70 m de profundidad, lleno con una megatonelada de “agua ultrapura” extremadamente transparente, en cuyas paredes serán instalados decenas de miles de fotosensores (Photo-Multiplier Tubes, ‘PMTs’ de aquí en adelante) sensibles a la luz conocida como luz Cherenkov que producen las partículas, como el neutrino, al interaccionar con el agua. España participa en esta gran infraestructura de investigación y lo hace a través del Consorcio LSC que será el encargado de coordinar y desarrollar la participación española en la construcción del detector de neutrinos HK, que incluye la financiación de nuevos proyectos y actuaciones a realizar en el HK, para el diseño, fabricación e instalación de cápsulas de protección de fotomultiplicadores. Con tal fin, se ha desarrollado una cubierta “anti-implosión” para cada uno de los PMTs de 20 pulgadas del experimento HK, compuesta por dos partes unidas entre ellas: la primera, formada de acero, que recubre la parte trasera del PMT; y la segunda, conformada a partir de planchas de polimetacrilato de metilo de muy alta transparencia a luz ultravioleta (PMMA UVT), que va situada en la parte delantera del PMT debiendo de ser transparente a los fotones Cherenkov que se pretende detectar con éste. La transparencia a rayos ultravioleta de la cúpula de PMMA UVT es, de largo, el parámetro más importante que determina la funcionalidad de la cubierta protectora para el PMT de 20” de HK. Es por ello que, además de partir de una plancha de PMMA UVT de una transparencia excelente, que ha sido producida explícitamente para satisfacer las necesidades de transparencia del proyecto HK, se requiere de un proceso de transformación hasta la elaboración de la cúpula que reduzca dicha transparencia el mínimo indispensable. Es por ello por lo que el proceso de transformación que se ha validado hasta la fecha es por termoconformado, en donde la plancha de PMMA UVT es calentada hasta una temperatura en donde puede ser deformada por una sobrepresión de aire, hasta alcanzar la geometría necesaria fijada para la cúpula. Durante todo el proceso, y particularmente durante el proceso de calentado y conformado, hay que evitar, de cualquier manera, que polvo o cualquier otro tipo de impureza pueda adherirse a la superficie de la cúpula conformada, originando una potencial reducción de la alta transparencia a luz UV inicial de la plancha. Además de su transparencia, otro factor crucial para la supervivencia de más de 10 años de toma de datos del experimento HK es la resistencia mecánica de las cubiertas protectoras. El LSC ha realizado pruebas de validación con cubiertas de diferentes espesores conformadas a partir de planchas de PMMA UVT y validado que, un espesor de 13 mm cumple con los mínimos de resistencia necesarios para el proyecto. Así, la cubierta de PMMA UVT generada a partir de una plancha de 13 mm de espesor es suficiente para mitigar la propagación de la onda expansiva, y minimizar los daños causados en el experimento por la pérdida de PMTs rotos.