Вчені CERN створили 3840-мегапіксельний детектор, використовуючи сенсори від мобільних камер, щоб відстежити падіння антигідрогену під впливом гравітації. Це може докорінно змінити експерименти з антиматерією, забезпечивши зображення в режимі реального часу з надвисокою точністю.
Використовуючи пучок антигідрогену та революційний детектор, створений із модифікованих сенсорів від камер мобільних телефонів, експеримент AEgIS фіксує мікроскопічні зміщення з небаченою раніше роздільною здатністю. Цей передовий Оптичний Фотонно-Антиматерійний Імагер (OPHANIM) не лише досягає точності старих фотографічних пластин, а й додає можливість роботи в реальному часі та розширює науковий потенціал, відкриваючи нові горизонти для досліджень антиматерії.
Вимірювання падіння антигідрогену в гравітаційному полі
Науковці з Антиматерійної фабрики CERN працюють над вимірюванням того, як антигідроген поводиться в гравітаційному полі Землі — чи падає він так само, як і звичайна матерія. Кілька експериментів — AEgIS (Антигідроген: Гравітація, Інтерференція, Спектроскопія), ALPHA та GBAR — досліджують це питання різними методами.
У AEgIS створюється горизонтальний пучок антигідрогену, і відстежується його вертикальне зміщення під час руху. Для цього використовують пристрій під назвою міре-дефлектометр, який здатен виявляти найменші відхилення в траєкторії частинок, а також детектор, що фіксує точні місця анігіляції атомів антигідрогену.
Інноваційний детектор із надвисокою роздільною здатністю
«Для роботи AEgIS потрібен детектор з надзвичайно високою просторовою роздільною здатністю, а сенсори мобільних камер мають пікселі менші за 1 мікрометр», — пояснює Франческо Гуатієрі з джерела нейтронів FRM II (Технічний університет Мюнхена) та головний дослідник.
«Ми інтегрували 60 таких сенсорів в один фотографічний детектор — Оптичний Фотонно-Антиматерійний Імагер (OPHANIM), який наразі має найбільшу кількість пікселів серед усіх робочих пристроїв: 3840 мегапікселів. Раніше єдиною альтернативою були фотографічні пластини, але вони не давали змоги працювати в реальному часі. Наш пристрій, протестований на антіпозитронах і цілком придатний для антигідрогену, поєднує роздільну здатність пластин, реальний час, самокалібрування та ефективне захоплення частинок — все в одному рішенні».
Мобільні сенсори, адаптовані для фізичних досліджень
Зокрема, вчені використали оптичні сенсори, які раніше показали здатність фіксувати низькоенергетичні позитрони в реальному часі з безпрецедентною точністю.
«Нам довелося зняти верхні шари сенсорів, які призначені для обробки складної електроніки мобільних телефонів», — каже Гуатієрі. — «Це вимагало високого рівня проєктування електроніки та мікроінженерії».
Ширші перспективи для фізики
«Ця технологія змінює правила гри для спостереження за крихітними зміщеннями в пучку антигідрогену, що рухається горизонтально під впливом гравітації. Вона також має потенціал для ширшого застосування в експериментах, де потрібна висока точність позиціювання або створення трекерів з надвисокою роздільною здатністю», — зазначає речник AEgIS доктор Руджеро Каравіта.
«Ця надвисока роздільна здатність дозволяє нам також розрізняти різні фрагменти анігіляції, що відкриває шлях до нових досліджень процесів анігіляції антиподів низької енергії в матеріалах», — підсумовує Каравіта.
Якщо потрібно — можу адаптувати цей текст для новинного порталу чи популярного наукового блогу.