Une particule entre dans une plaque de silicium comme un coursier dans une ville inconnue. Elle doit laisser une trace précise de l'heure de sa visite. Le capteur tridimensionnel de la puce Timepix4 le fait avec une précision de 245 picosecondes, soit moins que le temps que met la lumière pour traverser l'épaisseur d'un cheveu humain.

À l'intérieur du silicium, des colonnes d'électrodes sont disposées comme des lampadaires. Lorsqu'une particule passe entre elles, elle crée une charge qui se répartit sur les pixels, comme la lumière se répand dans les rues. Mais près des colonnes, le champ est non uniforme, et la mesure du temps y est moins bonne. On a constaté que si la particule arrive exactement entre deux électrodes, la précision atteint 153 picosecondes. En revanche, si elle frôle le bord de la plaque, là où il n'y a pas de colonnes, la précision chute à 720 picosecondes.

Pour contourner ces zones mortes, le capteur a été incliné de 8 degrés. Ainsi, les particules le traversent en biais, et la précision s'améliore à 233 picosecondes, tandis que le point d'impact est déterminé avec une incertitude de 7 micromètres. Cette astuce fonctionne parce que l'inclinaison allonge le trajet de la particule et la charge se répartit sur un plus grand nombre de pixels.

Ces résultats aident déjà à choisir la forme des électrodes pour le futur détecteur LHCb Upgrade II. Le coursier qui entre dans une ville inconnue sait désormais quels quartiers éviter pour livrer son signal à temps.