Gehackte mobiele telefooncamera legt antimaterie vast met ongekende precisie

Ruimte

Redactieteam van de website voor technologische innovatie - 28-04-2025

Optische antimateriesensor, gevormd door 60 fotosensoren afkomstig van mobiele telefoons. [Afbeelding: Andreas Heddergott/TUM]

Hoe antimaterie te filmen

De atomen waaruit normale materie bestaat, vallen naar beneden, aangetrokken door de zwaartekracht. Zullen de antimaterie -atomen dan omhoog vallen?

Voorlopige tests wijzen uit dat antimaterie niet op zwaartekracht reageert, net als materie .

Maar het is noodzakelijk om zekerheid te hebben en daarom hebben verschillende teams van CERN, dat de LHC (Large Hadron Collider) beheert, hun krachten gebundeld in een missie om de vrije val van antiwaterstof onder de zuivere werking van de zwaartekracht van de aarde te meten, zonder andere interferenties. Het idee is dat iedere groep een andere techniek gebruikt en in alle gevallen een ongekende precisie bereikt.

Eén van deze technieken bestaat uit het produceren van een horizontale straal antiwaterstof en het meten van de verticale verplaatsing ervan met behulp van een apparaat genaamd een moiré-deflectometer, die kleine afwijkingen in de beweging aan het licht brengt, en een detector die de annihilatiepunten van het antiwaterstof registreert. Dit project heet AEgIS, een acroniem voor "Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy".

Tot nu toe was het enige alternatief het gebruik van fotografische platen, een technologie van vóór het digitale tijdperk. Maar gangbare camera's boden geen techniek om beelden in real-time vast te leggen. "Onze oplossing, gedemonstreerd voor antiprotonen en direct toepasbaar op antiwaterstof, combineert een resolutie op fotografische plaatniveau, realtime diagnostiek, zelfkalibratie en een goed deeltjesopvangoppervlak, allemaal in één apparaat", aldus professor Francesco Guatieri, teamleider.

En de oplossing lag niet in het bouwen van nieuwe, geavanceerde camera's: de oplossing zat in mobiele telefoons.

"Om AEgIS te laten werken, hebben we een detector nodig met een ongelooflijk hoge ruimtelijke resolutie. Bovendien hebben de sensoren van mobiele camera's pixels die kleiner zijn dan 1 micrometer", legt Guatieri uit. "We hebben er 60 geïntegreerd in één fotodetector, OPHANIM (Optical Photon and Antimatter Imager), met het grootste aantal pixels dat momenteel in gebruik is: 3,84 gigapixels."

Individuele bundels antiprotonen passeren een degrader en worden opgevangen door de AEgIS (rode pijlen). De elektrodespanningen op de bundellijn worden vervolgens opnieuw geconfigureerd om extractie naar de 45°-tak mogelijk te maken, waarna de val wordt geopend en antiprotonen in de sensor worden geïmplanteerd (groene pijlen). [Afbeelding: Michael Berghold et al. - 10.1126/sciadv.ads1176]

Hoe je een mobiele telefooncamera hackt

De onderzoekers maakten specifiek gebruik van optische beeldsensoren waarvan eerder was aangetoond dat ze in staat waren om realtime beelden van laag-energetische positronen te maken met een uitstekende resolutie. Maar ze moesten wel aangepast worden aan het nieuwe gebruik.

"We moesten de eerste lagen van de sensoren verwijderen, die zijn ontworpen om de geavanceerde elektronica in de telefoons te kunnen verwerken", aldus Guatieri. "Dit vereiste een geavanceerd elektronisch ontwerp en micro-engineering."

Studenten Michael Berghold en Markus Munster van de Technische Universiteit München in Duitsland gingen de uitdaging aan en gingen aan de slag. Ze veranderen de camera van een smartphone in een antiproton-annihilatiesensor met een ongekende resolutie: 35 keer beter dan elke eerdere detectietechnologie.

"Dit is een revolutionaire technologie voor het observeren van kleine veranderingen als gevolg van de zwaartekracht in een horizontaal bewegende antiwaterstofbundel. Deze technologie kan ook breder worden toegepast in experimenten waarbij een hoge positieresolutie van cruciaal belang is, of voor de ontwikkeling van trackers met een hoge resolutie", aldus professor Ruggero Caravita. "Deze buitengewone resolutie maakt het ook mogelijk om onderscheid te maken tussen verschillende annihilatiefragmenten, wat de weg vrijmaakt voor nieuw onderzoek naar annihilatie van antideeltjes met lage energie in materialen."

Het team bereidt zich nu voor om de nieuwe camera in het antimaterielaboratorium van CERN te installeren en te beginnen met het verzamelen van gegevens.

Ander nieuws over:

Meer onderwerpen