Взломанная камера мобильного телефона фиксирует антиматерию с беспрецедентной точностью

Космос

Редакционная группа сайта «Технологические инновации» - 28.04.2025

Оптический датчик антиматерии, состоящий из 60 фотодатчиков, извлеченных из мобильных телефонов. [Изображение: Андреас Хеддерготт/TUM]

Как снимать антиматерию

Атомы, из которых состоит обычная материя, падают под действием силы тяжести. Так будут ли атомы антиматерии падать вверх?

Предварительные испытания показывают, что антиматерия не реагирует на гравитацию так же, как материя .

Но необходимо быть уверенным, поэтому несколько групп, связанных с ЦЕРН, который управляет БАК (Большим адронным коллайдером), объединили свои усилия в миссии по измерению свободного падения антиводорода под действием исключительно силы тяжести Земли, без других помех. Идея состоит в том, что каждая группа использует свою методику и достигает беспрецедентной точности во всех случаях.

Один из таких методов заключается в создании горизонтального пучка антиводорода и измерении его вертикального смещения с помощью прибора, называемого муаровым дефлектометром, который выявляет небольшие отклонения в движении, и детектора, который регистрирует точки аннигиляции антиводорода. Этот проект называется AEgIS, что является аббревиатурой от «Антиводородный эксперимент: гравитация, интерферометрия, спектроскопия».

До сих пор единственным вариантом было использование фотопластинок, доцифровых технологий, но обычные камеры не обеспечивали возможности съемки в реальном времени. «Наше решение, продемонстрированное для антипротонов и напрямую применимое к антиводороду, объединяет в одном устройстве разрешение на уровне фотографической пластины, диагностику в реальном времени, самокалибровку и хорошую поверхность для сбора частиц», — сказал руководитель группы профессор Франческо Гуатьери.

И решение не подразумевало создание новых типов современных камер: решение было найдено внутри мобильных телефонов.

«Чтобы AEgIS работал, нам нужен детектор с невероятно высоким пространственным разрешением, а датчики мобильных камер имеют пиксели размером менее 1 микрометра», — пояснил Гуатьери. «Мы объединили 60 из них в один фотодетектор OPHANIM (оптический фотонный и антиматерийный визуализатор) с самым большим числом пикселей, которые в настоящее время находятся в эксплуатации: 3,84 гигапикселя».

Отдельные пучки антипротонов проходят через поглотитель и улавливаются AEgIS (красные стрелки). Затем напряжения электродов на линии пучка перенастраиваются для обеспечения извлечения в направлении ответвления 45°, после чего ловушка открывается, и антипротоны имплантируются в датчик (зеленые стрелки). [Изображение: Майкл Бергхольд и др. - 10.1126/sciadv.ads1176]

Как взломать камеру мобильного телефона

В частности, исследователи использовали оптические датчики изображения, которые, как ранее было показано, способны в реальном времени получать изображения низкоэнергетических позитронов с превосходным разрешением. Но их необходимо было адаптировать для нового использования.

«Нам пришлось удалить первые слои датчиков, которые предназначены для работы с передовой электроникой, встроенной в телефоны», — сказал Гуатьери. «Для этого требовался высокий уровень электронного проектирования и микроинженерии».

Студенты Михаэль Бергхольд и Маркус Мюнстер из Мюнхенского технического университета в Германии приняли вызов и приступили к работе. Они превращают камеру смартфона в датчик аннигиляции антипротонов с беспрецедентным разрешением — в 35 раз лучше, чем любая предыдущая технология обнаружения.

«Это революционная технология для наблюдения небольших изменений, вызванных гравитацией в горизонтально движущемся пучке антиводорода, и она также может найти более широкое применение в экспериментах, где решающее значение имеет высокое позиционное разрешение, или для разработки трекеров с высоким разрешением», — сказал профессор Руджеро Каравита. «Это необычайное разрешение также позволяет нам различать различные фрагменты аннигиляции, прокладывая путь для новых исследований аннигиляции античастиц низкой энергии в материалах».

Сейчас команда готовится установить новую камеру в лаборатории антиматерии ЦЕРНа и начать сбор данных.

Другие новости о:

Больше тем