TUM-Team erm枚glicht Messungen mit bislang unerreichter Aufl枚sung in Echtzeit
Fotosensor aus Smartphones hilft bei Antimaterieforschung am CERN
Die -Kooperation (Antihydrogen Experiment: Gravity, Interferometry, Spectroscopy) am CERN hat das prim盲re Ziel, den freien Fall von Antiwasserstoff im Schwerefeld der Erde mit hoher Pr盲zision zu messen. Daf眉r wird ein horizontaler Antiwasserstoffstrahl erzeugt und seine vertikale Fallstrecke mit einem Moir茅-Deflektometer gemessen 鈥� ein Ger盲t das winzigste Positionsverschiebungen der Antiwasserstoff-Annihilationspunkte detektiert.
鈥濪amit AEgIS funktioniert, brauchen wir einen Detektor mit einer unglaublich hohen r盲umlichen Aufl枚sung, und die Sensoren mobiler Kameras haben Pixel, die kleiner als ein Mikrometer sind鈥�, sagt der Leiter der Studie, Dr. Francesco Guatieri, aus der Gruppe von Prof. Christoph Hugenschmidt am FRM II. 鈥濿ir haben 60 Smartphone-Chips in einen einzigen fotografischen Detektor, den Optical Photon and Antimatter Imager (OPHANIM), integriert. Dieser hat damit weltweit die h枚chste Anzahl von Pixeln, die in einem technischen Ger盲t verwendet wird: 3840 Megapixel.鈥�
Zuvor waren fotografische Platten die einzige Option, um die gew眉nschte Pr盲zision zu erreichen. Diese lie脽en jedoch keine Echtzeitmessungen zu. 鈥濽nsere L枚sung wurde bereits an Antiprotonen erfolgreich getestet und wird nun direkt auf Antiwasserstoff angewendet: Wir kombinieren eine hohe Aufl枚sung auf Fotoplattenniveau, Echtzeitdiagnose, Selbstkalibrierung und ein guter Raumwinkel f眉r die Teilchenerfassung in einem Ger盲t鈥�, erl盲utert Guatieri. Das Paper dazu wurde soeben in Science Advances ver枚ffentlicht.
Bildsensoren umgebaut
Konkret verwendeten die Forscher optische Bildsensoren aus handels眉blichen Mobiltelefonen. 鈥濿ir mussten die ersten Schichten der Sensoren entfernen, die f眉r die hochentwickelte integrierte Elektronik von Mobiltelefonen ausgelegt sind鈥�, sagt Guatieri. 鈥濪ies erforderte ein hochentwickeltes elektronisches Design und Mikrotechnik.鈥� Ma脽geblich daran beteiligt waren die Master-Studenten Michael Berghold und Markus M眉nster an der .
Au脽ergew枚hnliche Aufl枚sung
AEgIS-Sprecher Dr. Ruggero Caravita betont: 鈥濪ies ist eine bahnbrechende Technologie f眉r die Beobachtung der winzigen, durch die Schwerkraft bedingten Verschiebungen in einem sich horizontal bewegenden Anti-Wasserstoff-Strahl. Sie kann aber auch breitere Anwendung in Experimenten finden, bei denen eine hohe Positionsaufl枚sung von entscheidender Bedeutung ist, oder zum Beispiel um hochaufl枚sende Tracker zu entwickeln. Diese au脽ergew枚hnliche Aufl枚sung erm枚glicht es uns zudem, verschiedene Annihilationsfragmente zu unterscheiden. Damit er枚ffnet sie neue Forschungswege zur Annihilation von niederenergetischen Antiteilchen in Materialien.鈥�
M. Berghold et al.: Real-time antiproton annihilation vertexing with sub-micron resolution, erschienen in: Science Advances, 2. April 2025,
An der Studie waren neben den Forscherinnen und Forschern der -Kooperation am und des auch Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zahlreicher weiterer internationaler Institutionen beteiligt.
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Dr. Francesco Guatieri
Gruppe von am FRM II
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