С 2018 года ученые европейской организации по ядерным исследованиям ЦЕРН изучают свободное падение антиводорода в гравитационном поле Земли в рамках эксперимента по антиматерии (Aegis). Для этого необходим детектор с высоким пространственным разрешением (размером пикселя) — это параметр, который связан с размером пикселя, то есть областью на поверхности Земли, которая покрывается одним пикселем.
Группа под руководством исследователей из Мюнхенского технического университета разработала такую систему. Для этого они использовали оптические датчики 60 камер смартфонов и построили оптический детектор фотонов и антиматерии (Ophanim).
«Это самое большое количество пикселей, используемых в техническом устройстве в мире: 3840 мегапикселей», — говорит Франческо Гватиери, возглавлявший соответствующее исследование.
Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Однако разработка оказалась не такой простой, как кажется.
«Нам пришлось удалить первые слои датчиков, разработанных для сложной интегрированной электроники мобильных телефонов», — поясняет Гватиери.
Для этого требовались «сложные электронные конструкции и микротехнологии». Но результат впечатляет. Детектор может обнаруживать так называемые аннигиляции антипротонов с точностью почти 0,6 микрометра.
Это представляет собой 35-кратное улучшение по сравнению с предыдущими методами и позволяет проводить измерения с ранее «недостижимым разрешением в реальном времени». По данным Мюнхенского технического университета, использовавшиеся ранее фотопластинки обеспечивали высокую точность, но не позволяли проводить измерения в режиме реального времени.
«Мы объединяем высокое разрешение на уровне фотопластинки, диагностику в реальном времени, самокалибровку и хороший телесный угол для обнаружения частиц в одном устройстве», — говорит Гватиери.
Детектор Ophanim уже был испытан на антипротонах и теперь будет применен непосредственно к антиводороду (аналог водорода, состоящий из антивещества). Эта технология является «новаторской» для наблюдения за крошечными сдвигами в горизонтально движущейся струе антиводорода, вызванными гравитацией. Однако он может найти более широкое применение в других экспериментах или для разработки трекеров высокого разрешения.