Исследователи Национальной лаборатории Аргонн Министерства энергетики США совершили значительный прорыв в области физики элементарных частиц. Они обнаружили, что сверхпроводящие нанопроволочные детекторы фотонов (SNSPD) способны эффективно регистрировать высокоэнергетические протоны, что открывает новые возможности для физических исследований.
Традиционные детекторы частиц, используемые для изучения фундаментальных строительных блоков вселенной, часто не обладают достаточной чувствительностью и точностью. SNSPD, изначально разработанные для квантовой криптографии, оптической сенсорики и квантовых вычислений, работают при сверхнизких температурах и способны регистрировать отдельные фотоны через небольшие электрические изменения.
Эксперименты проводились на испытательном пучковом комплексе Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми. Исследователи создали нанопроволоки различной ширины и протестировали их с помощью протонного пучка энергией 120 ГэВ. Оптимальная ширина проволоки составила около 250 нанометров, причем эффективное обнаружение частиц наблюдалось при ширине менее 400 нанометров.
«Это было первое в своем роде применение данной технологии», – отметил физик Уитни Армстронг из Аргонна, подчеркнув важность демонстрации работоспособности SNSPD не только для фотонов, но и для протонов. Томас Полакович, также физик из Аргонна, добавил: «Это успешный перенос технологии из квантовых наук в экспериментальную ядерную физику».
Особенно важно, что SNSPD эффективно работают в сильных магнитных полях, что делает их идеальными для использования в ускорителях со сверхпроводящими магнитами. Постдокторант Сангбэк Ли отметил, что тестируемый диапазон энергий протонов идеально соответствует будущему электрон-ионному коллайдеру (EIC).
Строящийся в Брукхейвенской национальной лаборатории EIC предназначен для изучения внутренней структуры протонов и ионов путем их столкновения с электронами. SNSPD обеспечат точное детектирование частиц, образующихся в этих столкновениях.
Исследование, проведенное командой, включающей Алана Дибоса, Тимоти Драхера, Натаниэля Пастику, Зейн-Эддина Мезиани и Валентина Новосада, опубликовано в журнале "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A". Работа выполнена с использованием установки реактивного ионного травления в Центре наноматериалов Аргонна.
Изображение носит иллюстративный характер
Традиционные детекторы частиц, используемые для изучения фундаментальных строительных блоков вселенной, часто не обладают достаточной чувствительностью и точностью. SNSPD, изначально разработанные для квантовой криптографии, оптической сенсорики и квантовых вычислений, работают при сверхнизких температурах и способны регистрировать отдельные фотоны через небольшие электрические изменения.
Эксперименты проводились на испытательном пучковом комплексе Национальной ускорительной лаборатории имени Ферми. Исследователи создали нанопроволоки различной ширины и протестировали их с помощью протонного пучка энергией 120 ГэВ. Оптимальная ширина проволоки составила около 250 нанометров, причем эффективное обнаружение частиц наблюдалось при ширине менее 400 нанометров.
«Это было первое в своем роде применение данной технологии», – отметил физик Уитни Армстронг из Аргонна, подчеркнув важность демонстрации работоспособности SNSPD не только для фотонов, но и для протонов. Томас Полакович, также физик из Аргонна, добавил: «Это успешный перенос технологии из квантовых наук в экспериментальную ядерную физику».
Особенно важно, что SNSPD эффективно работают в сильных магнитных полях, что делает их идеальными для использования в ускорителях со сверхпроводящими магнитами. Постдокторант Сангбэк Ли отметил, что тестируемый диапазон энергий протонов идеально соответствует будущему электрон-ионному коллайдеру (EIC).
Строящийся в Брукхейвенской национальной лаборатории EIC предназначен для изучения внутренней структуры протонов и ионов путем их столкновения с электронами. SNSPD обеспечат точное детектирование частиц, образующихся в этих столкновениях.
Исследование, проведенное командой, включающей Алана Дибоса, Тимоти Драхера, Натаниэля Пастику, Зейн-Эддина Мезиани и Валентина Новосада, опубликовано в журнале "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A". Работа выполнена с использованием установки реактивного ионного травления в Центре наноматериалов Аргонна.
