ЦЕРН - это интересно
Немного о его буднях.
Знаете ли вы, что датчик камеры в вашем смартфоне может помочь раскрыть секреты антиматерии ?
Проект AEgIS (что это - внизу статьи) возглавляемый командой профессора Кристофа Хугеншмидта из исследовательского участка нейтронов FRM II в Техническом университете Мюнхена (TUM), разработало детектор, использующий модифицированные датчики мобильной камеры для получения изображений в реальном времени точек, где антиматерия аннигилирует с материей. Это новое устройство, описанное в статье, недавно опубликованной в Science Advances , может определять аннигиляции антипротонов с разрешением около 0,6 микрометра, что в 35 раз лучше предыдущих методов в реальном времени.
AEgIS и другие эксперименты на фабрике антиматерии ЦЕРНа, такие как ALPHA и GBAR , направлены на измерение свободного падения антиводорода в гравитационном поле Земли с высокой точностью, каждый из которых использует свою методику. Подход AEgIS заключается в создании горизонтального пучка антиводорода и измерении его вертикального смещения с помощью устройства, называемого муаровым дефлектометром, который обнаруживает мельчайшие отклонения в движении, и детектора, который регистрирует точки аннигиляции антиводорода.
Чтобы AEgIS работал, нам нужен детектор с невероятно высоким пространственным разрешением, а датчики мобильных камер имеют пиксели размером менее 1 микрометра. Мы интегрировали 60 датчиков камер в наш детектор, что позволило ему достичь разрешения 3840 мегапикселей — самого высокого количества пикселей среди всех детекторов изображений на сегодняшний день.
«Раньше единственным вариантом были фотопластинки, но у них не было возможностей в реальном времени», — добавил Гватиери. «Наше решение, продемонстрированное для антипротонов и напрямую применимое к антиводороду, объединяет разрешение на уровне фотопластинки, диагностику в реальном времени, самокалибровку и хорошую поверхность для сбора частиц — все в одном устройстве».
Исследователи использовали коммерческие оптические датчики изображения, которые ранее продемонстрировали способность визуализировать низкоэнергетические позитроны в реальном времени с беспрецедентным разрешением. «Нам пришлось снять первые слои датчиков, которые созданы для работы с передовой интегрированной электроникой мобильных телефонов», — говорит Гватиери. «Это потребовало высокоуровневого электронного проектирования и микроинженерии».
Ключевым фактором в достижении рекордного разрешения стал неожиданный элемент: краудсорсинг. «Мы обнаружили, что человеческая интуиция в настоящее время превосходит автоматизированные методы», — говорит Гватиери. Команда AEgIS попросила своих коллег вручную определить положение точек аннигиляции антипротонов на каждом из более чем 2500 изображений детектора, процедура, которая оказалась намного точнее и точнее любого алгоритма. Единственный недостаток: каждому коллеге требовалось до 10 часов, чтобы проработать каждое событие аннигиляции.
«Необычайное разрешение также позволяет нам различать различные фрагменты аннигиляции», — говорит представитель AEgIS Руджеро Каравита. Измеряя ширину треков различных продуктов аннигиляции, исследователи могут выяснить, производят ли треки протоны или пионы.
«Новый детектор открывает путь для новых исследований аннигиляции античастиц при низких энергиях и представляет собой революционную технологию для наблюдения за крошечными сдвигами в антиводороде, вызванными гравитацией», — говорит Каравита.
Пояснения от автора:
Проект AEgIS Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy («Антиводород эксперимент: Гравитация, Интерферометрия, Спектроскопия») это эксперимент где основной научной целью является прямое измерение ускорения свободного падения Земли, g, на антиводороде.
Эксперимент ALPHA является преемником более раннего эксперимента по антиматерии ATHENA. Созданный в конце 2005 года с аналогичными общими исследовательскими целями, как и его предшественник, ALPHA создает, захватывает и изучает атомы антиводорода и сравнивает их с атомами водорода.
Экперимент GBAR в ЦЕРНе направлен на измерение ускорения атома антиводорода — простейшей формы атомной антиматерии — в гравитационном поле Земли и сравнение его с ускорением обычного атома водорода. Такое сравнение является важнейшей проверкой принципа эквивалентности Эйнштейна, который гласит, что траектория частицы не зависит от ее состава и внутренней структуры, когда она подвергается воздействию только гравитационных сил.
Источник: