Сегодня 03 октября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Новости Hardware

Физики создали принципиально новую камеру для охоты на нейтрино и тёмную материю

Международная группа учёных под руководством физиков из Швейцарии представила революционный метод регистрации элементарных частиц. Вместо традиционных громоздких детекторов, разделённых на тысячи сегментов, исследователи использовали одну-единственную камеру светового поля, объединив её с высокочувствительным сенсором фотонов. Детектор отличается простотой и дешевизной, что может ускорить обнаружение таких неуловимых частиц, как нейтрино и тёмная материя.

 Источник изображения: ETH Zurich

Источник изображения: ETH Zurich

Современные детекторы для регистрации следов распада нейтрино на элементарные частицы представляют собой огромные объёмы сверхчистой жидкости, словно бусами пронизанной фотодетекторами (фотоумножителями). Сами нейтрино не могут регистрироваться напрямую в силу своих свойств — отсутствия заряда и сверхмалой массы. Такие объёмы могут быть созданы искусственно, а могут быть природными, как в случае нейтринных обсерваторий в водах Байкала, во льдах Антарктики или на дне Средиземного моря. Все эти установки объединяет одно — разбивка объёмов на сектора, что влечёт за собой использование тысяч и десятков тысяч датчиков.

Датчики нейтрино и других слабо взаимодействующих частиц, например частиц с малой энергией, для экспериментов в лабораториях и научных центрах могут быть более компактными. Однако они всё равно имеют секторную структуру, в которой используется волоконная оптика, часто включающая десятки тысяч оптических каналов и датчиков. Такая плотность в относительно небольших объёмах позволяет улавливать траектории субатомных частиц с субмиллиметровой точностью за относительно короткие промежутки времени. Нейтрино сталкивается с каким-либо атомом и разбивает его на более мелкие элементарные частицы, по следам которых воссоздаётся «виновник торжества».

Учёные из Швейцарской высшей технической школы Цюриха (ETH Zurich) и Швейцарской высшей технической школы Лозанны (EPFL) создали датчик, не требующий сегментации рабочего объёма сцинтилляционного материала, в котором и возникают следы распада нейтрино, вызывая в конечном итоге регистрируемое возбуждение фотонов в материале. Датчик получил название PLATON. Одна специальная камера в таком датчике заменяет тысячи сенсоров при той же и даже большей разрешающей способности — это может значительно продвинуть учёных в изучении слабо взаимодействующих частиц.

Камера PLATON использует матрицу микролинз, которая фиксирует не только интенсивность, но и направление света, возникающего при прохождении заряженных частиц через объём сцинтиллятора. Несколько лет назад это была чрезвычайно популярная тема. По сути, это камера светового поля. На этом принципе строились голографические дисплеи и даже гарнитуры виртуальной реальности. В комбинации с датчиками, способными регистрировать единичные фотоны с наносекундной точностью, камера PLATON позволяет восстанавливать трёхмерную траекторию частиц без физической сегментации детектора — в монолитном объёме сцинтиллятора. Успешные испытания на источнике стронция-90, испускающего электроны, подтвердили эффективность метода.

Моделирование показывает, что уже для объёма сцинтиллятора 10 × 10 × 10 см система достигнет разрешения трека частиц менее 1 мм. При масштабировании до одного кубического метра (ключевой размер для нейтринных экспериментов) разрешение останется на уровне нескольких миллиметров, что соответствует лучшим мировым аналогам, но при несравнимо меньшей сложности изготовления системы. Ключевую роль в обработке изображений сыграла нейросеть на основе архитектуры Transformer, которая эффективно выделяла полезные сигналы из «шума» сцинтилляционных фотонов.

Более того, новый подход уже выходит за рамки фундаментальной науки. Авторы разработки подали три патента на использование технологии PLATON в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Команда ожидает, что дальнейшая работа над дизайном детектора откроет путь к субмиллиметровому разрешению для датчиков объёмом более одного кубометра — как для охоты за тёмной материей, так и для медицинской диагностики нового поколения.

Было интересно? Скажите об этом Google, чтобы чаще получать ссылки на наши новости про окружающая среда

Источник:

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.
Материалы по теме

window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
Gemini 4 хороша в тестах, но буксует в работе — пожаловались сотрудники Google 3 ч.
Apple ужесточит контроль над «полным доступом к диску» в macOS из-за рисков, связанных с ИИ-агентами 5 ч.
Уязвимость в приложении ChatGPT для macOS позволяла хакерам получить доступ к конфиденциальным данным 7 ч.
Новая статья: Silent Hill: Townfall — бутафорский туман. Рецензия 13 ч.
Новая студия сооснователя Rockstar делает комедийную игру в открытом мире и не будет оглядываться на GTA VI 14 ч.
Сооснователь студии-разработчика Kingdom Come: Deliverance выразил надежду, что GTA VI «проложит путь» к играм за $80 16 ч.
Баскетбольный клуб «Майами Хит» на одну игру станет «Вайс-Сити» в рамках «исторического партнёрства» с разработчиками GTA VI 17 ч.
ИИ угрожает самому существованию «Википедии» — глава открытой энциклопедии бьёт тревогу 19 ч.
Американский суд впервые признал незаконным обучение ИИ на чужих материалах 19 ч.
2XKO была обречена на провал с самого запуска — для выживания файтингу по League of Legends нужны были «сотни тысяч, а то и миллионы» игроков 19 ч.
Meta предложила всем желающим создавать собственные гаджеты с ИИ-агентом Muse 4 ч.
Роботы лишь через 40 лет смогут конкурировать с людьми всего за 10 % рабочих мест в США 4 ч.
Lian Li выпустила L-образные блоки питания Edge Platinum V2 и Edge Gold V2 мощностью до 1350 Вт, а также концентраторы Edge Hub 5 ч.
Личное благосостояние основателя Nvidia выросло до $204 млрд, сделав его седьмым среди богатейших людей планеты 5 ч.
QNAP представила управляемые 10GbE-коммутаторы QSW-M5218 с портами 25GbE SFP28 10 ч.
Легендарный Kingpin вернётся к экстремальному разгону — оверклокер намекнул на совместный проект с Asus 13 ч.
Дурной пример заразителен: Google начала поднимать цены на смартфоны вслед за Samsung 13 ч.
Tencent арендовала 100 тыс. чипов у Oracle чтобы ускорить развитие своих ИИ-систем 15 ч.
Восстановление Tesla замедлилось — квартальные продажи снова упали, но не слишком сильно 17 ч.
Внезапная жертва кризиса памяти: семилетняя приставка Nvidia Shield TV Pro подорожала на $100 19 ч.