Un sensor revolucionario

Los sensores CCD (por las siglas de dispositivo de carga acoplada en inglés) se usan en aplicaciones científicas para registrar imágenes con muy alta precisión. Hasta hace una decada la mayoría de las cámaras de fotos profesionales también usaban CCD, mientras ahora usan CMOS, un dispositivo algo similar pero permitiendo registrar una imágen con mayor velocidad.

El sensor de tipo "skipper" fue ideado hace 50 años. Permite volver a leer múltiples veces cada pixel de una imagen, y así aumentar drasticamente la precisión de su medición, al costo de un largo tiempo de lectura. Sin embargo, no se logró operarlo hasta hace muy pocos años, cuando en 2017 se lograron tomar las primeras imágenes en el laboratorio Fermilab en EEUU, con un dispositivo diseñado en el laboratorio de Berkeley (también en EEUU). Esos sensores resultan ser 20 a 30 veces más precisos que los mejores sensores CCD a la fecha.

Esa mejora cuantitativa se traduce por un cambio radical en las posibilidades del sensor. Cuando impacta luz - o una partícula - en el sensor, se producen pares electrón-hueco, las cuales están registradas y permiten saber cuanta luz - o energía - se encontró en cada pixel. Esa cantidad está cuantificada: un pixel puede tener un electrón, o dos, o tres, o cualquier número, pero un número entero; no existe medio electrón. Hasta ahora, los CCD permitían medir ese número con una precisión del orden de 2 electrones. Con lo cual uno no podía saber si un pixel contenía uno, dos o ningun electrón, ya que la medición le daba un número ± 2. Con el skipper CCD, esa precisión permite medir el número con un error de ± 0.05 electrones, permitiendo en la práctica conocer la cantidad exacta de electrones que se encuentran en cada pixel. Esa información permite experimentos extremadamente precisos que nunca se habían podido intentar anteriormente.