Сегодня 23 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 🔥
Студия разработчиков Marvel’s Blade, Deathloop и Dishonored оказалась под угрозой закрытия — на поиск покупателя у Arkane осталось три недели 8 мин.
iPod исполнилось 25 лет — сегодня легендарный плеер появился в Apple Music с нарезкой из 1029 песнями 2 ч.
Для Metro 2033 Redux и Metro: Last Light Redux выпущены обновления с поддержкой нейронного рендеринга DLSS 5 2 ч.
ИИ-компании испугались биржи: Anthropic осталась последним претендентом на IPO этой осенью 4 ч.
Аудитория Warhammer 40,000: Space Marine 2 выросла до 15 млн человек — шутер будет получать обновления ещё минимум год 5 ч.
«Чёрный октябрь» для интернета: ИИ находит дыры в защите быстрее, чем их успевают латать 5 ч.
Google Cloud представила Agent Compute Engine — сервис для запуска ИИ-агентов 6 ч.
ИИ-агенты добрались до банковских счетов людей — и начали делать то, о чём их не просили 8 ч.
Разработчики космического боевика Exodus в духе Mass Effect изменили внешность главного героя после критики игроков 9 ч.
Сначала думает, потом рисует: Canva представила двухэтапную ИИ-модель для генерации изображений 9 ч.
Илон Маск строит четвёртого сотового гиганта США — Starlink Mobile нацелилась на 80 тысяч вышек 2 ч.
Представлена Sigma FP2 — самая лёгкая полнокадровая беззеркалка в мире, которую можно доработать под свои задачи 2 ч.
Dell представила системы на NVIDIA Vera и первую стойку для инференса на чипах Groq 3 LPU 3 ч.
Китайская YMTC готовит серийное производство LPDDR5X со скоростью 9600 МТ/с и компоновкой 4F2 3 ч.
NVIDIA научилась разворачивать ИИ-ЦОД за две недели вместо полугода 4 ч.
Micron перепрыгнет через поколение и выпустит 3D NAND с более чем 400 слоями в следующем году — она будет на 50 % быстрее 4 ч.
DeepSeek за два года устранит зависимость от Nvidia — основными станут ИИ-ускорители Huawei 4 ч.
Western Digital увеличила квартальную выручку и прибыль в полтора раза 5 ч.
Космический телескоп Roman впечатлил учёных первыми тестами — впереди грандиозная охота за тайнами Вселенной 5 ч.
Era4 раскрыла подробности о гигаваттном ЦОД гиперскейл-уровня на месте бывшего металлургического завода в Уэльсе 6 ч.