Как это работает
Новое устройство, описанное в исследовании, может точно определить, где антипротоны аннигилируют материю, с удивительной точностью до 0,6 микрометра (субмикрометрическое разрешение). Это делает его в 35 раз точнее предыдущих методов визуализации в реальном времени, сообщает 24 Канал со ссылкой на Science Advances.
Смотрите также Ученые построят новый адронный коллайдер, который превзойдет знаменитую установку в ЦЕРНе
Проект под названием AEgIS (расшифровывается как "Антиводородный эксперимент: гравитация, интерферометрия, спектроскопия") является частью исследований, происходящих в международном исследовательском центре, известном как CERN. Ученые пытаются измерить, как ведет себя антиводород под действием земной гравитации и гравитационного ускорения. AEgIS – это совместная работа, которая объединяет физиков со всей Европы и Индии. На текущем этапе эксперимент использует антипротоны из антипротонного замедлителя для генерации импульсного пучка атомов антиводорода.
AEgIS делает это, создавая горизонтальный пучок антиводорода и проверяя его вертикальные движения с помощью специальных инструментов, таких как "муаровый дефлектометр". Недавно разработанный детектор регистрирует точки аннигиляции, чтобы понять небольшие изменения в траектории луча, вызванные гравитацией.
Франческо Гватьери, ведущий ученый исследования, объяснил, почему высокое разрешение является важным:
Чтобы эксперимент AEgIS сработал, нам нужен детектор с чрезвычайно точным изображением. Сенсоры камер, которые мы использовали, имеют пиксели размером менее одного микрометра. Соединив 60 таких сенсоров, мы создали детектор с впечатляющим разрешением 3840 мегапикселей – наибольшим количеством пикселей среди всех детекторов изображений на сегодня.
До этого исследователям приходилось полагаться на фотопластинки, которые не могли предоставлять информацию в реальном времени. Новый детектор решает эту проблему, предлагая аналогичное или лучшее качество изображения.
Для создания детектора команда использовала сенсоры камер коммерческих смартфонов, которые уже показали, что они могут захватывать низкоэнергетические позитроны в режиме реального времени. Однако им пришлось внести существенные коррективы в сенсоры, удалив определенные слои, предназначенные для электроники мобильных телефонов. Этот шаг требовал передовой инженерии и тщательного проектирования.
Интересно, что человеческий вклад сыграл большую роль в этом прорыве. Команда полагалась на ручной анализ коллег, чтобы точно нанести на карту точки аннигиляции антипротонов на более 2500 изображений. Несмотря на то, что этот процесс занимает много времени – до 10 часов на один набор – он превзошел по точности автоматизированные методы.
Невероятная точность детектора также помогает ученым изучать различные частицы, образующиеся во время аннигиляции. Измеряя оставленные следы, они могут определить, были ли они вызваны протонами или пионами. Эта новая способность открыла новые возможности для изучения низкоэнергетических взаимодействий антиматерии.
Представитель AEgIS Руджеро Каравита подчеркнул важность этой разработки: "Чрезвычайное разрешение также позволяет нам различать различные аннигиляционные фрагменты. Детектор прокладывает путь для новых исследований аннигиляции низкоэнергетических античастиц и является революционной технологией для наблюдения крошечных смещений антиводорода, вызванных гравитацией".
Хотя для полного раскрытия потенциала детектора нужны дальнейшие исследования, его уже называют технологией, меняющей правила игры в экспериментальной физике.