Para saber mais sobre a natureza da substância, energia, espaço e tempo, os físicos cortam partículas de alta potência simultaneamente em grandes máquinas de acelerador, fazendo com que pessoas diferentes e vários milhões de partículas por segundo por segundo. As colisões também podem produzir partículas completamente novas sem prever o modelo padrão, a teoria convencional das partículas e forças básicas do nosso universo. Estão em andamento planos para tornar as partículas mais poderosas acelerando, cujas colisões revelarão uma tempestade subtormal maior. Como os pesquisadores viajam pelo caos?
O norte pode estar no sensor quântico. Pesquisadores do Laboratório Nacional de Acelerador Nacional do Departamento de Energia dos EUA (Pharmilab), Caltech, Laboratório de Implicação de Jato da NASA (que são conduzidos pela Caltech) e outras instituições associadas desenvolveram um novo materiais de detecção de alta potência, que identificam o poder dos sensores quânticos.
“Nos próximos 20 a 30 anos, veremos um exemplo de colisões de partículas porque elas se tornaram mais fortes em energia e intensidade”, diz a professora de Shang-yea, Maria Spiropulu, da Caltech. “E isso significa que precisamos de detectores mais específicos, é por isso que estamos desenvolvendo a tecnologia quântica hoje. Queremos incluir o detecção quântica em nossa caixa de ferramentas para otimizar a busca da próxima geração de novas partículas e substâncias escuras”.
Relatórios Jornal de InstrumentaçãoA equipe de pesquisa, que inclui a Universidade de Genebra da Venezuela e os aliados do Universo Santa Maria, testou sua nova tecnologia conhecida como Detector de Micro-Fotões de Supercondcting (SMSPDs) pela primeira vez em Fermilab, perto de Chicago. Eles expuseram sensores quânticos ao feixe de alta potência de prótons, elétrons e pioneiros e provaram que os sensores eram extremamente habilidosos na detecção de partículas com tempo avançado e resolução espacial em comparação com os detectores tradicionais.
Este é um passo importante para o desenvolvimento de detectores para os futuros testes de física de partículas, co-autores do Pharmilab, que fizeram da Caltech uma nomeação conjunta como cientista de pesquisa. “Simplesmente começou”, disse ele. “Temos o potencial de detectar menos do que o mês do que o mês do que o mês, bem como partículas estrangeiras que podem formar substâncias escuras”.
Os sensores quânticos utilizados no estudo são semelhantes às famílias relacionadas a sensores (chamados detectores de fóton único nanoor de supercondcting, ou SNSPDs), que contém o exame de rede quântica e astronomia. Por exemplo, pesquisadores da JPL-Aqueles que estão entre os principais especialistas do mundo em projetar e fascinante-eles recentemente usaram seus testes de comunicação óptica espacial profunda, uma demonstração tecnológica que o laser usou para transmitir dados de alta definição do solo para o solo.
Outros cientistas de Spiropulu, Jai e Fermilab, Caltech e JPL também usaram sensores SNSPD em testes de rede quântica, onde teletransportaram informações ao longo de longas distâncias – um passo importante no desenvolvimento de uma Internet quântica no futuro. O programa, conhecido como redes e tecnologias quânticas inteligentes (INQNT), foi fundada em conjunto pela Caltech e AT&T.
Para testes de física de partículas, os pesquisadores usaram SMSPD que o SNSPDS, pois possuem área de superfície maior para coletar pulverização de partículas. Eles usaram sensores para detectar partículas carregadas pela primeira vez, uma capacidade que não é necessária para aplicações quânticas de rede ou astronomia, mas é necessária para os testes de física de partículas. “A fantasia deste estudo é que provamos que os censores podem detectar as partículas cobradas com eficiência”, disse G.
Os sensores SMSPD podem detectar mais precisamente o espaço e o tempo. “Dizemos a eles sensores 4D porque eles podem obter uma melhor resolução espacial e de tempo”, disse G. “Geralmente nos testes de física de partículas, você precisa ajustar os sensores para ter um tempo ou uma resolução espacial mais específica, mas não ambos ao mesmo tempo”.
Quando os pesquisadores analisam as partículas que voam além da colisão de alta velocidade, eles querem ser capazes de identificar adequadamente seus caminhos no espaço e no tempo. Como analogia, imagine que você deseja usar imagens de proteção para rastrear a pessoa suspeita que se esconde na multidão de pessoas inundadas de diferentes trens até a Grand Central Station. As imagens que você deseja podem ter uma resolução espacial suficiente para rastrear as pessoas. No entanto, você também deseja uma resolução suficiente para garantir que você se interessa. Se você conseguir tirar as imagens a cada 10 segundos, poderá perder essa pessoa se tiver capturado fotos a cada segundo, terá uma melhor adversidade.
“Nesses conflitos, você pode rastrear alguns milhões de performances de eventos nesses conflitos”. “Você foi encolhido com centenas de interações, e pode ser difícil encontrar as interações iniciais com a precisão. Na década, pensamos que os ajustes espaciais eram suficientes, mas agora as colisões de partículas precisam ser mais intensas e mais partículas precisam ser rastreadas no tempo”.
“Estamos muito empolgados em trabalhar em P&D de detector de corte de EZ, como os SMSPDs, porque eles podem desempenhar um papel importante em projetos Capstone, como o colegas circulares futuras planejadas ou um colisor muon, cientista de Fermilab e Alumnus Cristian Paya (PHD).
O estudo, intitulado “Detecção partidária de maior energia com maior matriz de microars super condutores”, foi financiada pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos, Farmilab, Organização Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Chileno (ANID) e Federico Santa Maria Technical University. Outros autores da Caltech incluem a ex -pós -graduação Christina Wang (PhD ’24), o cientista da pesquisa Adi Bourneheim, o PostDok Andrew Mueller (PhD ’24) e o estudante de pós -graduação Sahil Patel (MS ’22). Outros escritores da JPL são Boris Karz (agora professor da Universidade de Genebra), Jamie Luskin e Matthew Shaw.