在 CERN 的反物質工廠,AEgIS 合作團隊正在探索一種新穎的方法,以檢測自然界中最稀有的現象之一:反質子湮滅。根據 eeNews 的報導,這支由慕尼黑工業大學(TUM)教授 Christoph Hugenschmidt 領導的團隊,開發了一款實驗性探測器,該探測器使用了原本設計用於手機相機的感測器。
研究人員並沒有從零開始創建新的感測器系統,而是將 60 顆 6400 萬像素的手機相機感測器重新利用,組成了一個名為 OPHANIM 的 3.84 億像素陣列,OPHANIM 是「光子和反物質成像儀」(Optical Photon and Antimatter Imager)的縮寫。這種複合探測器可以觀察到反質子與物質碰撞的地方,並在能量閃光中湮滅。
為了使 AEgIS 項目運作,團隊需要一個具有極高空間解析度的探測器,而手機相機感測器的像素小於 1 微米。TUM 的首席研究員 Francesco Guatieri 解釋說,為了將這些感測器適應於科學用途,團隊必須進行密集的微型工程,去除手機電子設備所需的感測器層。
Guatieri 表示:「我們必須去除感測器的第一層,這些層是為了處理手機的先進集成電子而設計的。」這一過程使得感測器能夠直接捕捉與湮滅事件相關的光模式。儘管這些感測器的來源是手機,但它們的性能並未受到影響。事實上,這款新探測器在實時解析度上比早期方法提高了 35 倍。
Guatieri 補充道:「之前,攝影板是唯一的選擇,但它們缺乏實時能力。我們的解決方案不僅展示了反質子的應用,還可以直接應用於抗氫,結合了攝影板級別的解析度、實時診斷、自我校準以及良好的粒子收集表面,全部集成在一個設備中。」
OPHANIM 探測器使研究人員能夠以約 0.6 微米的解析度實時觀察湮滅事件,這足以區分過程中產生的不同粒子。AEgIS 發言人 Dr. Ruggero Caravita 表示:「這是一項改變遊戲規則的技術,能夠觀察水平運行的抗氫束中由重力引起的微小變化,並且在需要高位置解析度的實驗中或開發高解析度追踪器方面具有更廣泛的應用。」
這項工作的影響不僅限於反物質研究。OPHANIM 能夠以如此高的精度追蹤粒子,可能會使各種實驗受益,同時提供了一個基於現有消費技術的低成本模型。
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