كاشف صغير يلتقط الجسيمات خلال 49 بيكو ثانية ✎ سريع

الأصل: "Test-beam results from MiniCACTUS-v2: A depleted monolithic CMOS timing sensor prototype"
arXiv:2602.19890 · 2026-02-23 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
مستشعر بحجم حبة الرمل يحدد لحظة مرور الجسيمات بدقة تصل إلى 49 بيكو ثانية.

يعبر الجسيم عبر السيليكون في أجزاء من المليار من الثانية — ويتمكن الكاشف من التسجيل، محددًا الوقت بدقة. هذا ليس خيالًا علميًا، بل نتيجة عمل النموذج الأولي MiniCACTUS-v2، الذي تم اختباره في سيرن في يوليو 2025. أفضل نتيجة كانت 48.88 بيكو ثانية: خلال هذا الوقت، يقطع الضوء سنتيمترًا ونصف فقط.

الكاشف يعمل ككاميرا صغيرة ذات بكسلات، لكنه بدلاً من الضوء يلتقط الجسيمات المشحونة. كل بكسل هو صمام ثنائي بدون تضخيم داخلي، لذا تكون الإشارة ضعيفة لكنها نقية. لتجنب إفسادها، تم نقل جميع الإلكترونيات المعالجة إلى حافة الرقاقة، بعيدًا عن البكسلات. تم ترقيق الكاشف نفسه إلى 175 ميكرومتر — أرق من شعرة الإنسان. عند جهد 500 فولت، يستنفد تمامًا ويجمع كل الشحنة التي يتركها الجسيم العابر.

البيكو ثانية هي جزء من تريليون من الثانية. إذا استمرت الثانية الواحدة 30,000 سنة، لكانت البيكو ثانية أقصر من نبضة قلب واحدة.

هذه الدقة ضرورية لتجارب المصادمات المستقبلية، حيث تتصادم الجسيمات كل 25 نانو ثانية. كلما كان الكاشف أدق في تحديد الوقت، كان الفيزيائيون أفضل في فصل الأحداث والعثور على الاضمحلالات النادرة. MiniCACTUS-v2 هو خطوة نحو إنشاء مستشعرات مدمجة وغير مكلفة يمكنها العمل في أعلى تدفقات الجسيمات كثافة. وهذه مجرد البداية: النموذج الأولي أظهر بالفعل أن السيليكون يمكن أن يكون أسرع مما كان يُعتقد.

خلال 49 بيكو ثانية، يقطع الضوء 1.5 سنتيمتر فقط — أقل من عرض الإبهام.

العلماء
Albert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeLudwig BoltzmannWilliam Borucki
المفاهيم
كاشف سي إم إس دقة زمنية كاشف سيليكوني ثوريوم 229