Instrumentation and detectors for research in natural science, including optical, molecular, atomic, nuclear and particle physics instrumentation and associated electronics.
في الولايات المتحدة، يُحضَّر لإطلاق كاشف SoLID — وهو جهاز سينظر داخل البروتونات والنيوترونات، مكونًا صورًا ثلاثية الأبعاد لبنيتها. سيدرس كيف تولّد الطاقة التي تلصق الجسيمات معًا معظم كتلة المادة تقريبًا. كما سيبحث SoLID عن جسيمات جديدة قد تقلب الفيزياء الحديثة رأسًا على عقب، وربما تفسر المادة المظلم
استقر العلماء زوجًا من المرايا الدقيقة باستخدام شعاع ليزر على شكل دونات. يصيب المركز المظلم للشعاع الكاشف بدقة، وتلتقط الكاميرا توهج الذرات المفردة دون تشويش. سيزيد هذا من موثوقية الأجهزة الكمومية.
ابتكر الفيزيائيون نموذجًا أوليًا لكاشف يعمل كغشاء مشدود بإحكام. يولد اصطدام الجسيم إشارة تُقاس بها الزمن بدقة 38 جزءًا من تريليون من الثانية، والمكان بدقة 15 ميكرونًا (أجزاء من مائة من سمك الشعرة). سر الاستجابة المتجانسة هو الاتصال الكهربائي المباشر بدلاً من الاقتران السعوي.
لوحة ماسية مزودة بـ 49 مستشعرًا للحمض النووي تلتقط الجزيئات الدالة على الأمراض. عند إمساك الهدف، يهدأ الضجيج المغناطيسي ويصدر المستشعر إشارة — بسرعة، دون كواشف أو معدات ضخمة.
صنع العلماء كاشفًا يلتقط الأكسيونات — مرشحة لتكون المادة المظلمة. والجهاز المصنوع من مادة طبقيّة في مجال مغناطيسي يحوّل الأكسيونات إلى جسيمات ضوئية. ويقوم الرنين، كما في الآلة الموسيقية، بتضخيم الإشارة الضعيفة، ويتيح الميلان بدلاً من الأجزاء المتحركة التوليف على 'النغمة' المطلوبة. وهذا يقربنا من كشف
تعتمد العمليات الحيوية على المجالات المغناطيسية داخل الخلايا. وتستخدم الطريقة الجديدة ومضات ليزر مزدوجة لرؤية 'الرقصات' الكيميائية الخفية في الأنظمة الحية — خطوة نحو أجهزة استشعار محمولة.
في مصادم الهدرونات الكبير، تعيق الضوضاء القياس الدقيق لطاقة الجسيمات. شبكة عصبية مدمجة في الكاشف تلتقط الإشارات المطلوبة وتقيّم بصراحة عدم يقينها — مما يزيد من موثوقية الاكتشافات الفيزيائية.
تم اكتشاف عزم ثنائي القطب الكهربائي في نواة التنتالوم - وكأن مركز ثقل قمة دوارة قد تحرك فجأة. هذا الاختلال، المُقاس بدقة قياسية، يلقي الضوء على لغز اختفاء المادة المضادة ويساعد في البحث عن المادة المظلمة.
استخدم العلماء كاميرا عادية لالتقاط الرابط الكمومي لأزواج الفوتونات. حلت الإضاءة الساطعة وخوارزمية بسيطة محل الكواشف المعقدة التي تعمل في الظلام الدامس. يسرّع هذا الأسلوب الجديد التصوير عشرات آلاف المرات ويجعل التقنيات الكمومية أكثر سهولة.
تتسبب الجاذبية في تأخر الضوء — وقد اختُبر تأثير شابيرو هذا في الفضاء فقط. والآن يُراد قياسه في المختبر باستخدام حلقة من الألياف البصرية. وتزداد الدقة ألف مرة، مما يفتح الباب لاكتشاف قوانين طبيعة غير معروفة.
يستخدم كاشف من نوع جديد غشاءً في مصيدة مرايا للبحث عن مادتين في آنٍ واحد: الموجات الثقالية والمادة المظلمة. يشد ضغط الضوء الغشاء، وتغطي ستة أغشية من هذا النوع ترددات من 0.5 إلى 40 كيلوهرتز — من الهمهمة المنخفضة إلى الصفير العالي. تصل حساسية ارتجاف الفضاء إلى $$2\times 10^{-23}/\sqrt{\text{Hz}}$$، ويتي
الفوتونات المظلمة هي أقارب خفيفة للضوء العادي، قد تفسر المادة المظلمة. حولتها مرآة كروية إلى موجات راديوية، وحاول 221 كاشفًا مبردًا التقاط هذه الإشارة. لم يُعثر على فوتون واحد خلال 1480 دقيقة، لكن تم وضع حد جديد لتفاعلها مع المادة.
اكتشف العلماء أن الضوضاء في كواشف المادة المظلمة ناتجة عن الرادون. تترسب ذراته على الشبكات المعدنية الداخلية، وعند تحللها تُحاكي إشارات الجسيمات المراوغة. تطابق النموذج المُصمم مع بيانات تجربتي LUX وLZ. سيساعد ذلك في تنقية التجارب المستقبلية، وربما يُمكّننا أخيرًا من اصطياد المادة المظلمة.
يتجاوز الضوءان التوأمان المعدات باهظة الثمن: أحدهما يفحص العينة بضوء غير مرئي، والآخر ينقل النتيجة في ضوء مرئي. الجهاز يميز أنواع البلاستيك خلال جزء من الثانية ويُمسك في راحة اليد.
برفع الساعة إلى الطابق الثاني، ستجعلها تتقدم في الزمن — فالجاذبية تُبطئ الوقت. طوّر العلماء طريقةً تستخدم نوى الحديد-57 كبندولات فائقة الحساسية: بتسليط الأشعة السينية عليها، تُحوّل انزياحاً ترددياً ضئيلاً إلى تباعد ملحوظ في الإيقاع. خلال ساعات قليلة، ترصد الطريقة تأثير أينشتاين على ارتفاع أمتار قليل
بنى الفيزيائيون بندولاً مجهرياً يفقد الطاقة ببطء شديد لدرجة أنه يتأرجح لما يقرب من خمسة أيام. تعمل الموصلية الفائقة والتبريد إلى درجات حرارة شديدة الانخفاض على إزالة الاحتكاك. يلتقط الجهاز بالفعل دفعات ضئيلة من الشوائب في الهيليوم فائق الميوعة، وسيختبر في المستقبل فرضيات الجاذبية الكمومية، مما يزيل
سيُبنى في القارة القطبية الجنوبية هوائي جاذبية من نوع جديد. سيلتقط تذبذبات الفضاء ذات التردد المنخفض التي لا تستطيع الكواشف الحالية رصدها، وسيُمكّننا من سماع السيمفونية الكونية بنوتات لم تُسمع من قبل.
في مختبر غران ساسو تحت الأرض، بدأ النموذج الأولي TRIO عمله — جهاز صُمم كدوّامة ضوئية. شعاعان من الضوء يتسابقان في حلقة باتجاهين متعاكسين، وأدنى دوران يغير نقطة التقائهما. التصميم الخاص يخمد الاهتزازات الداخلية ويتيح توسيع الحلقة حتى خمسة أمتار. وفي المستقبل، سيُستخدم لاختبار كيف تحني الأجسام الثقيلة
في ساوثهامبتون، حُوِّلت رقيقة من الجرافيت إلى هوائي جاذبية فائق النعومة. يطفو فوق مغناطيسات، فينزاح نانومتريًا تحت تأثير قوى المد والجزر، ويحول مقياس التداخل الليزري ذلك إلى إشارة دقيقة. يميز الجهاز بين مساهمتي القمر والشمس، بحساسية تصل إلى 18 ميكروجال مع انجراف لا يتجاوز 100 ميكروجال يوميًا. بحجم 5
تغلبوا على المقايضة القديمة بين الحجم والحساسية. مسبار جديد بقطر 6 مم يلتقط مجالات مغناطيسية أضعف من المجال المغناطيسي للأرض بملايين المرات. أتاحت التجارب على بطارية ليثيوم أيون 'رؤية' التيارات الداخلية دون فتح الغلاف. يفتح هذا آفاقًا للفحص غير المدمر في الهندسة والطب.