Сверхчувствительные сенсоры и ИИ. Ученые создали камеру, отслеживающую невидимые частицы в 3D
Исследователи из Швейцарии представили прототип детектора PLATON, который с помощью специальной камеры, сверхчувствительных сенсоров и ИИ отслеживает траектории почти невидимых частиц в трехмерном пространстве. Это может упростить создание крупных детекторов.
Об этом пишет издание ScienceDaily .
Ученые из ETH Zurich и EPFL разработали новый детектор элементарных частиц PLATON. В отличие от современных систем, состоящих из миллионов мелких элементов, новая технология использует цельный блок материала, испускающий слабые вспышки света при прохождении заряженных частиц.
Когда частица проходит сквозь такой материал, возникают короткие световые сигналы. Специальная светополевая камера определяет не только яркость света, но и направление его распространения. Благодаря этому система может восстановить траекторию частицы в трехмерном пространстве.
Для обработки полученных данных исследователи применили нейросеть на основе архитектуры Transformer, которая используется и в современных больших языковых моделях. В данном случае она анализирует не текст, а закономерности появления фотонов, чтобы определить место взаимодействия частицы с детектором.
Первый прототип испытали в лаборатории. Он смог определять положение электронов даже при регистрации всего нескольких фотонов. Результаты экспериментов совпали с компьютерными моделями, что подтвердило работоспособность технологии.
Согласно результатам моделирования, детектор размером 10×10×10 сантиметров может обеспечить пространственное разрешение менее 1 миллиметра. При масштабировании системы до объема 1 кубический метр точность составит несколько миллиметров, что соответствует возможностям лучших современных пластиковых детекторов.
Исследователи уже работают над усовершенствованной версией PLATON. Она будет оснащена более чувствительными сенсорами, сможет точнее определять время регистрации каждого фотона и собирать больше света, что должно еще больше повысить точность измерений.
Ученые полагают, что эта технология будет полезна не только в физике элементарных частиц. Они уже подали три патентные заявки на использование PLATON в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), где новая система потенциально позволит получать более четкие медицинские изображения.