Ученые планируют создать виртуальный сенсор на 3,84 гигапикселя из 60 камер смартфонов для обнаружения неуловимых событий аннигиляции антипротонов.

OPHANIM объединяет повседневные технологии с возможностями высококлассной научной визуализации. Обнаружение антиматерии теперь возможно благодаря перепрофилированной технологии камер смартфонов. Гигапиксельное устройство может мгновенно выявлять мельчайшие детали столкновений частиц.

На Антиматерии Фабрике ЦЕРН коллаборация AEgIS исследует новый подход к обнаружению одного из самых редких явлений в природе: аннигиляции антипротонов. Издание eeNews сообщает, что команда под руководством профессора Кристофа Хюгеншмидта (Christoph Hugenschmidt) из Технического университета Мюнхена (TUM) разработала экспериментальный детектор, использующий сенсоры, изначально предназначенные для камер мобильных телефонов. Вместо создания новой сенсорной системы с нуля, исследователи перепрофилировали шестьдесят 64-мегапиксельных сенсоров мобильных камер, чтобы сформировать 3,84-гигапиксельную матрицу под названием OPHANIM, сокращение от Optical Photon and Antimatter Imager (Оптический фотонный и антиматерийный визуализатор). Этот композитный детектор может наблюдать места столкновений антипротонов с материей, аннигилируя во вспышке энергии.

"Для работы AEgIS нам нужен детектор с невероятно высоким пространственным разрешением, а пиксели сенсоров мобильных камер меньше 1 микрометра", – объясняет Франческо Гуатьери (Francesco Guatieri), ведущий исследователь в TUM. Чтобы адаптировать сенсоры для научных целей, команда применила интенсивную микроинженерию для удаления слоев, предназначенных для мобильной электроники. "Нам пришлось удалить первые слои сенсоров, которые предназначены для работы с продвинутой интегрированной электроникой мобильных телефонов", – говорит Гуатьери. Этот процесс позволил сенсорам напрямую захватывать световые паттерны, связанные с событиями аннигиляции.

Несмотря на свое происхождение, мобильные сенсоры не ухудшают производительность. Фактически, новый детектор обеспечивает 35-кратное улучшение разрешения в режиме реального времени по сравнению с предыдущими методами. "Ранее единственным вариантом были фотопластины, но у них не было возможностей в режиме реального времени", – добавляет Гуатьери. "Наше решение, продемонстрированное для антипротонов и непосредственно применимое к антиводороду, сочетает в себе разрешение на уровне фотопластин, диагностику в режиме реального времени, самокалибровку и хорошую поверхность сбора частиц, все в одном устройстве".

Детектор OPHANIM позволяет исследователям наблюдать события аннигиляции в режиме реального времени с разрешением около 0,6 микрометра, достаточно высоким, чтобы различать различные частицы, создаваемые в процессе. "Это меняющая правила игры технология для наблюдения за крошечными сдвигами, вызванными гравитацией в пучке антиводорода, движущемся горизонтально, и она также может найти более широкое применение в экспериментах, где требуется высокое позиционное разрешение, или для разработки высокоточных трекеров", – говорит представитель AEgIS доктор Руджеро Каравита (Ruggero Caravita). "Это экстраординарное разрешение также позволяет нам различать различные фрагменты аннигиляции, открывая путь для новых исследований аннигиляции античастиц низкой энергии в материалах".

Последствия этой работы выходят за рамки исследований антиматерии. Способность OPHANIM отслеживать частицы с такой точностью может принести пользу широкому спектру экспериментов, предлагая при этом недорогую модель, созданную из существующих потребительских технологий.