據(jù)美國加州理工學院官網(wǎng)近日消息，由美國、瑞士、委內(nèi)瑞拉等國組成的聯(lián)合團隊研發(fā)出了基于量子傳感技術(shù)的超導微線單光子探測器（SMSPDs），可實現(xiàn)粒子物理實驗中的時空同步高精度追蹤。目前該成果已在《儀器儀表期刊》發(fā)表。

答案可能就在量子傳感器中。來自美國能源部費米國家加速器實驗室（費米實驗室）、加州理工學院、美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（由加州理工學院管理）和其他合作機構(gòu)的研究人員開發(fā)出了一種新型高能粒子探測儀器方法，利用了量子傳感器（能夠精確探測單個粒子的設備）的強大功能。

實驗中，在美國費米實驗室對SMSPDs進行測試，讓其暴露于高能質(zhì)子束、電子束和π介子束下，結(jié)果顯示其探測粒子的效率遠超傳統(tǒng)探測器。

該技術(shù)的優(yōu)勢顯著，SMSPDs表面積更大，能收集更多粒子噴流，契合粒子物理實驗需求。與傳統(tǒng)超導納米線單光子探測器相較，它在粒子物理實驗中的應用更得心應手。而且，SMSPDs首次達成了帶電粒子的探測，這一點在粒子物理實驗里極為關(guān)鍵。

在時空精度上，SMSPDs能夠?qū)崿F(xiàn)對粒子的空間和時間的高精度探測。研究團隊將其稱作“四維傳感器”，類比于在繁忙車站追蹤嫌疑人，既要有高清畫面，又得有高速連拍。

就應用前景而言，在粒子碰撞實驗里，每秒數(shù)百萬次的粒子相互作用頻繁發(fā)生。SMSPDs能助力科學家從海量信號里鎖定目標，精準還原粒子的時空軌跡，以更好地領(lǐng)會碰撞過程和可能誕生的新物理現(xiàn)象。

SMSPDs大幅提升了粒子探測的時空精度，為粒子物理實驗給予了強大的技術(shù)支撐。

加州理工學院陳尚義物理學教授瑪麗亞-斯皮羅普魯（Maria Spiropulu,）說：“在未來20到30年內(nèi)，隨著粒子對撞機的能量和強度越來越強大，我們將看到粒子對撞機的模式發(fā)生轉(zhuǎn)變?！?/p>

這意味著需要更精確的探測器開發(fā)量子技術(shù)。有一天將量子傳感納入我們的工具箱，以優(yōu)化對新粒子和暗物質(zhì)的下一代搜索，并研究空間和時間的起源。

審核編輯 黃宇