Учёные, осуществляющие международный эксперимент AEgIS в ЦЕРН под руководством МТУ перепрофилировали сенсоры камер смартфонов, чтобы создать детектор, способный отслеживать антипротонную аннигиляцию в режиме реального времени с беспрецедентным разрешением. Это новое устройство может точно фиксировать антипротонную аннигиляцию с разрешением в примерно 0,6 микрометров, в 35 раз точнее, чем предыдущие методы в реальном времени.
Учёные, работающие над проектом «Антиводородный Эксперимент: Гравитация, Интерферометрия, Спектроскопия» (AEgIS) и другими экспериментами Фабрики антиматерии ЦЕРН, такими как ALPHA и GBAR, выполняют высокоточные измерения свободного падения антиводорода под воздействием притяжения Земли, при этом все они пользуются разными методами. В методе AEgIS создаётся горизонтальный луч из антиводорода, а его вертикальное смещение измеряется с помощью устройства под названием муаровый дефлектометр, который обнаруживает минимальные отклонения в движении и детектора, который фиксирует точки антиводородной аннигиляции.
«Для работы AEgIS нам нужен детектор с невероятно высоким пространственным разрешением, а в сенсорах мобильных камер размер пиксела составляет менее 1 микрометра, — говорит Франческо Гуатьери, сотрудник реактора FRM II МТУ и научный руководитель исследования. — Мы интегрировали 60 сенсоров в единый фотографический детектор, Оптический визуализатор фотонов и антиматерии (Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM)) с самым большим количеством задействованных на данный момент пикселов: 3840 мегапикселов. До сих пор единственным рабочим вариантом были фотопластины, но они не могут работать в реальном времени. Наше решение, продемонстрированное на антипротонах и непосредственно применяемое с антиводородом, объединяет уровень разрешения фотопластин, диагностику в реальном времени, самокалибровку и хорошую поверхность для сбора частиц, и всё это — в одном устройстве».
Переоборудованные сенсоры изображения
Исследователи использовали сенсоры оптического изображения, которые ранее продемонстрировали возможность отображения низкоэнергетических позитронов в реальном времени с беспрецедентным разрешением. «Нам пришлось избавиться от первого слоя сенсоров, которые связаны с передовой интегрированной электроникой мобильных телефонов, — говорит Гуатьери. — Для этого потребовалось высокоуровневое электронное проектирование и микроинжиниринг». Ключевую роль в этом проекте сыграли магистранты Школы инжиниринга и проектирования МТУ Микэль Бергхольд и Маркус Мюнстер.
Невероятное разрешение
«Эта технология меняет правила игры для наблюдения вызванных гравитацией неуловимых колебаний выпущенного горизонтально антиводородного луча, и она может найти более широкое применение в экспериментах, где крайне необходимо высокое разрешение, или для разработки датчиков высокого разрешения, — говорит пресс-секретарь AEgIS д-р Руггеро Каравита. — Это невероятное разрешение также позволяет нам фиксировать различные фрагменты аннигиляции, прокладывая путь новым исследованиям в области низкоэнергетической аннигиляции античастиц в материалах», — заключает Каравита.
Перевод — Андрей Прокипчук, «XX2 ВЕК». Источники.
Материалы предоставлены Мюнхенским техническим университетом (МТУ) (Technical University of Munich (TUM)).
Вам также может быть интересно:
