ضوء أسرع من الفكر: نلتقط الجسيمات خلال 33 بيكو ثانية سريع

الأصل: "Development of a Cherenkov-Based Time-of-Flight Detector Using Silicon Photomultipliers"
arXiv:2602.20139 · 2026-02-23 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
بنى العلماء كاشفًا يرصد الجسيم العابر أسرع من وميض المصباح.

عندما يندفع جسيم عبر مادة شفافة أسرع من سرعة الضوء في تلك المادة، يترك خلفه وميضًا أزرق خافتًا — تمامًا كما يولّد الطائرة التي تخترق حاجز الصوت موجة صادمة. هذا الإشعاع، المعروف باسم إشعاع تشيرينكوف، يومض فورًا دون أي تأخير، ولذلك فهو مثالي لصنع ساعات فائقة الدقة في عالم الجسيمات الأولية.

قام العلماء ببناء الكاشف من صفيحة رقيقة ذات معامل انكسار عالٍ ومضاعفات ضوئية سيليكونية (silicon photomultipliers) — وهي أجهزة تحول الفوتونات المفردة إلى إشارة كهربائية. تم اختيار سماكة الصفيحة وشكلها وطريقة توصيلها بالمستشعرات بحيث يصل الوميض إلى المستشعر عبر أقصر مسار. في الاختبارات التي أجريت على مسرع الجسيمات في سيرن (CERN)، قاس الكاشف زمن عبور الجسيم بدقة أفضل من 33 بيكو ثانية — أي أقل من جزء من تريليون من الثانية.

33 بيكو ثانية هي الزمن الذي يقطعه الضوء في سنتيمتر واحد فقط. للمقارنة: يرمش الإنسان في حوالي 100 ميلي ثانية، أي أبطأ بمقدار تريليون مرة.

تم تسجيل كل جسيم دخل الكاشف — دون أي خطأ. هذه الموثوقية والدقة تفتح الطريق أمام أنظمة جديدة لتحديد هوية الجسيمات: في التجارب الكبيرة حيث تولد آلاف الجسيمات في وقت واحد، من المهم ليس فقط التقاط كل جسيم، بل أيضًا فهم من هو فورًا.

يمكن رؤية إشعاع تشيرينكوف في أحواض الوقود النووي: يتوهج الماء باللون الأزرق بسبب الجسيمات التي تتحرك أسرع من الضوء في الماء.

العلماء
Albert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeJames Clerk MaxwellArno Penzias
المفاهيم
مضاعف ضوئي سيليكوني إشعاع شيرينكوف كاشف سيليكوني زمن الطيران دقة زمنية كاشف سي إم إس