Smartfon jako detektor antymaterii. Naukowcy z CERN zaskoczyli świat
Czy zwykła matryca z telefonu może pomóc wykrywać anihilację cząstek? Naukowcy z CERN, w tym Polacy, udowodnili, że tak! Dzięki zmodyfikowanej matrycy CMOS z aparatu smartfona powstał nowy, tańszy i dokładniejszy detektor cząstek. To przełom w badaniach nad antymaterią i grawitacją.
Anihilacja zarejestrowana… smartfonem?
Czy da się badać antymaterię za pomocą technologii z kieszeni? Naukowcy z CERN - w tym także Polacy - udowodnili, że tak. Zespół AEgIS, który zajmuje się badaniem wpływu grawitacji na antymaterię, sięgnął po nietypowe rozwiązanie. Zamiast wielkich i drogich detektorów, postawili na... matryce CMOS z aparatów w smartfonach. Po niewielkich przeróbkach okazały się one niezwykle skuteczne w rejestrowaniu anihilacji - zjawiska, gdy materia spotyka się z antymaterią i obie znikają w błysku energii.
Aparat z telefonu kontra wielki detektor
Każdy, kto robił zdjęcia telefonem, korzysta z matrycy CMOS. To właśnie ona zbiera światło i przekształca je w obraz. Jednak badacze z CERN dostrzegli w niej coś więcej: możliwość śledzenia cząstek elementarnych. I rzeczywiście - po usunięciu kilku "fotograficznych" dodatków, takich jak mikrosoczewki, okazało się, że te matryce mogą działać jak detektory cząstek.
Zaletą jest nie tylko cena (tysiące razy niższa niż w przypadku klasycznych detektorów), ale też niesamowita rozdzielczość. Piksele w aparacie smartfona mają poniżej 1 mikrometra, podczas gdy w profesjonalnych urządzeniach to około 30 mikrometrów. To jakby zamienić szkło powiększające na mikroskop elektronowy. Dzięki temu naukowcy mogą z jeszcze większą precyzją śledzić miejsce, gdzie dochodzi do anihilacji.
Nasz detektor nie tylko działa, ale też pozwala analizować zderzenia na żywo.
AEgIS zajmuje się jednym z najciekawszych pytań współczesnej fizyki: czy antymateria zachowuje się w polu grawitacyjnym tak samo jak zwykła materia? Czy atomy antywodoru, wypuszczone w próżni, spadają tak samo jak zwykły wodór? Wbrew pozorom, to nie jest takie oczywiste. Na co dzień widzimy, że wodór - lżejszy od powietrza - unosi się w górę. Ale to tylko dlatego, że wypierają go cięższe gazy. W próżni opada - i właśnie to chcą porównać fizycy z zachowaniem antywodoru.
Aby sprawdzić, czy antywodór też spada - i jak bardzo - trzeba dokładnie zmierzyć jego tor lotu. A to oznacza konieczność wykrycia momentu anihilacji z dokładnością do mikrometrów. Tu właśnie przydają się nowatorskie detektory z matryc CMOS. Dzięki nim można precyzyjnie określić miejsce i moment, w którym cząstka antymaterii zderza się z materią i zamienia w energię.
Z telefonu do laboratorium
Choć matryce CMOS nie zostały stworzone do badania antymaterii, technologia ich produkcji - napędzana potrzebą robienia coraz lepszych zdjęć w smartfonach - okazała się idealna. Naukowcy zbudowali z kilkudziesięciu takich matryc większy detektor. Nie tylko działa, ale też daje szansę na zastosowania w kolejnych eksperymentach. Jeśli inne zespoły pójdą tym tropem, możliwe będą mniejsze, tańsze i dokładniejsze detektory.
W projekcie AEgIS udział biorą naukowcy z Politechniki Warszawskiej, Instytutu Fizyki PAN, Uniwersytetu Mikołaja Kopernika i Uniwersytetu Jagiellońskiego. A wszystko to po to, by odpowiedzieć na pytanie: czy antymateria jest taka sama jak materia?
Źródło: naukawpolsce.pl
