Forscher nutzen 60 Smartphone-Sensoren für Präzisionsmessungen von Antimaterie

Die winzigen Pixel in Smartphonesensoren ermöglichen hohe Auflösungen und ebnen den Weg für wissenschaftliche Durchbrüche.

Projekt am CERN

Ein internationales Forscherteam der Technischen Universität München hat am CERN eine neue Methode entwickelt, um Antimaterie mit bisher unerreichter Präzision zu vermessen. Durch die Modifikation von 60 handelsüblichen Smartphone-Kamerasensoren entstand laut Francesco Guatieri, der leitende Wissenschaftler der Studie, ein 3.840-MP-System mit der höchsten Pixelzahl aller bisherigen Detektoren.

(Anmerkung: Das würde bedeuten, jeder Sensor müsste 64 MP haben – der im Paper erwähnte Sony IMX 219 hat allerdings nur 8. In der Studie haben die Forschenden außerdem nur 45 Einheiten kombiniert, das wären effektiv 360 MP.)

“Für das AEgIS-Experiment benötigen wir einen Detektor mit unglaublich hoher räumlicher Auflösung, und Mobiltelefon-Sensoren haben Pixel, die kleiner als ein Mikrometer sind”, so Guatieri. Das System kann die Position von Antiprotonen-Annihilationen mit einer Genauigkeit von etwa 0,6 Mikrometern bestimmen, eine 35-fache Verbesserung gegenüber bisherigen Echtzeit-Messmethoden.

Die Entwicklung basiert auf modifizierten Sony-IMX219-Sensoren, bei denen die obersten Schichten der für Mobiltelefone konzipierten Elektronik entfernt werden mussten. In einem achttägigen Test zeichneten die Wissenschaftler über 2.600 Antiprotonen-Zerfälle auf.

Menschen immer noch besser als Algorithmen, aber viel langsamer

Überraschenderweise erwies sich dabei die manuelle Auswertung durch Menschen als präziser als automatisierte Algorithmen – wenn auch zeitaufwändig: Jeder der beteiligten Wissenschaftler benötigte bis zu zehn Stunden für die Analyse aller Ereignisse.

Die neue Technologie soll im AEgIS-Experiment am CERN eingesetzt werden, um erstmals die Gravitationswirkung auf Antiwasserstoff präzise zu messen. “Der neue Detektor ebnet den Weg für die Erforschung von niederenergetischen Antimaterie-Annihilationen und ist eine bahnbrechende Technologie für die Beobachtung der winzigen Verschiebungen von Antiwasserstoff durch die Schwerkraft”, sagt AEgIS-Sprecher Ruggero Caravita.

Ein besonderer Vorteil des Systems ist seine gleichzeitige Empfindlichkeit für sichtbares Licht, was eine präzise optische Kalibrierung der Messapparatur ermöglicht. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Science Advances veröffentlicht.