Obtenga más información sobre la naturaleza del material, la energía, el espacio y el tiempo, los físicos, los físicos rompen partículas de alta energía en máquinas aceleradoras grandes, causando millones de partículas de personas y velocidades de velocidad. Los conflictos también pueden producir nuevas partículas, cuya predicción no es el modelo estándar, las partículas y fuerzas básicas en nuestro universo. Los planes están en marcha para crear un acelerador de partículas más potente, cuya colisión también derribará las tormentas subatómicas. ¿Cómo imprimirán los investigadores a través del caos?
La respuesta puede estar en el sensor cuántico. Investigadores del Laboratorio de Acelerador Nacional de Ferma del Departamento de Energía de EE. UU. (FARAB), el Laboratorio de Propolares de Jet de la NASA (administrado por Caltek) y otras agencias cooperativas han desarrollado un nuevo enfoque de detección de partículas de alta energía.
“Durante los próximos 20 a 30 años, veremos un cambio de muestra en las colidentes de partículas a medida que se vuelven más poderosos en energía e intensidad”, dice Maria Spropolo, profesora de física en la pizca. “Y eso significa que necesitamos un detector más preciso. Por eso estamos desarrollando tecnología cuántica hoy. Queremos agregar una detección cuántica a nuestra caja de herramientas para mejorar la búsqueda de la próxima generación de nuevas partículas y materia oscura, y estudiar el principio y el tiempo”.
I Reporting Revista de herramientasEquipo de Investigación, que incluyó colegas de la Universidad de Ginebra y la Universidad de Santa María en Venezuela, probó su nueva tecnología por primera vez en el Frameelab cerca de Chicago, llamado Detector de fotones de un solo cable súper conductores (SMSPDS). Expuso sensores cuánticos para un seguro de alta energía de protones, electrones y pones, y demostró que los sensores fueron extremadamente efectivos para detectar partículas con mejor tiempo que los detectores tradicionales y con resolución local.
Este es un paso importante hacia el desarrollo de detectores modernos para futuros experimentos de física de partículas, dice C Xi, un co -científico en Ferlab, dice C XI, CO -Cientista C Xiji, Co -Cientista. “Es solo el comienzo”, dice. “Tenemos la capacidad de detectar partículas a gran escala que podríamos hacer antes, así como crear partículas extrañas como sustancias oscuras”.
El sensor cuántico utilizado en el estudio es similar a la familia del sensor (llamado detector de fotones individuales nanoare súper, o SNSPD), que tienen aplicaciones en redes cuánticas y experimentos de astronomía. Por ejemplo, los investigadores de JPL, que se encuentran entre los principales expertos del mundo para diseñar y fabricar estos sensores, los usaron recientemente en la experiencia de comunicación óptica del espacio profundo, demostrando una tecnología que usó láseres para transmitir datos de alta definición de espacio a tierra.
Spopolo, Xi y Freelab, Caltek y otros científicos de JPL también han utilizado sensores SNSPD en experimentos de redes cuánticas, en los que telefonearon información de distancia larga, un paso importante para desarrollar Internet cuántico en el futuro. El programa, conocido como INQNET, fue establecido conjuntamente por Caltek y AT&T en 2017.
Para las pruebas de física de partículas, los investigadores utilizaron SMSPD en lugar de SNSPD, ya que tienen una gran área de superficie para recoger la pulverización de partículas. Primero usó un sensor para detectar partículas cargadas, la capacidad de no necesitar redes cuánticas o aplicaciones de astronomía, pero es necesario para las experiencias de física de partículas. “La novedad de este estudio es que hemos demostrado que los sensores pueden detectar efectivamente partículas cargadas”, dice Xi.
Los sensores SMSPD también pueden detectarse más claramente por partículas tanto en espacio como en el tiempo. “Los llamamos sensor 4D porque pueden obtener una mejor resolución local y oportuna”, dice Xi. “En general, en las experiencias de la física de partículas, no tiene que mantener el sensor más tiempo o resolución local que no tiene que mantener ambos al mismo tiempo”.
Cuando los investigadores analizan las banderas de las partículas que salen de una colisión a exceso de velocidad, quieren poder detectar sus caminos en su lugar y tiempo. Como un parecido, imagine que desea usar imágenes de seguridad para rastrear a una persona sospechosa que se esconde en una multitud de personas que vienen a la estación central de diferentes trenes. Le gustaría tener suficiente resolución local para rastrear a las personas en las fotos. Pero también desea que tenga suficiente resolución de tiempo para asegurarse de que esté interesado. Si solo puede tomar fotos cada 10 segundos, puede perderse a esta persona, pero si tiene las fotos cada segundo, tendrá que enfrentar mejores problemas.
“En estas colisiones, desea actuar en millones de eventos por segundo”, dice Aspolo. “Sufre de cientos de interacciones, y puede ser difícil encontrar interacciones básicas de salud. En la década de 1980, pensamos que las coordenadas locales eran suficientes, pero ahora, cuando las colisiones de partículas se vuelven más severas, producen más partículas, también necesitamos saber el tiempo”.
“Estamos entusiasmados de trabajar en un detector de corte como SMSPD porque pueden desempeñar un papel vital en los proyectos de Capestone en este campo, como un futuro coordinador circular planificado o un coordinador de Mayon. Investigación emergente en el siguiente nivel”.
El estudio titulado “El hallazgo de la partícula de alta energía con el microwirener de súper conductora en el área grande”, el Departamento de Energía de los Estados Unidos, Ferlab, la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) en Chile y Federico Santa Maria Technical University. Otros autores calcuticos incluyen a la ex alumna graduada Cristina Wang (PhD ’24), la científica de investigación Adi Bourne Ham, Post Dak Andrew Muller (PhD ’24) y el estudiante graduado Sohail Patel (MS ’22). Otros autores de JPL son Boris Corps (ahora profesor en la Universidad de Ginebra), Jamie Loskin y Matthew Shaw.
