重复利用智能手机摄像头传感器，为反质子湮灭提供实时、高分辨率成像

新型 AEgIS 探测器（左）及其捕获的反质子湮灭事件（右）。湮灭事件呈现为星状事件，多条轨迹从一个主

您知道智能手机中的相机传感器可以帮助揭开反物质的秘密吗？由慕尼黑工业大学（TUM）研究中子源 FRM II 的克里斯托夫-胡根施密特（Christoph Hugenschmidt）教授团队领导的 AEgIS 合作组织，利用改装过的手机摄像头传感器开发出了一种探测器，可以实时拍摄到反物质与物质湮灭的点。

发表在《科学进展》（Science Advances）上的一篇论文介绍了这种新设备，它可以精确定位反质子湮灭，分辨率约为 0.6 微米，比以前的实时方法提高了 35 倍。

AEgIS 和欧洲核子研究中心反物质工厂的其他实验，如 ALPHA 和 GBAR，都在执行高精度测量地球引力场中反氢自由落体的任务，每个实验都使用不同的技术。AEgIS的方法包括产生一束水平的反氢气束，然后使用一种叫做莫埃偏转仪的装置测量其垂直位移，这种装置可以显示运动中的微小偏差，而探测器则可以记录反氢气的湮灭点。

“论文的主要研究者弗朗切斯科-瓜蒂耶里（Francesco Guatieri）说：”为了让AEgIS发挥作用，我们需要一个空间分辨率极高的探测器，而移动相机传感器的像素小于1微米。"我们在探测器中集成了 60 个相机传感器，使其能够达到 3.840 亿像素的分辨率--这是迄今为止成像探测器中最高的像素数。

"以前，照相板是唯一的选择，但它们缺乏实时功能。我们的解决方案针对反质子进行了演示，并直接适用于反氢，它将照相板级别的分辨率、实时诊断、自校准和良好的粒子收集表面集于一身。"

研究人员使用了商用光学图像传感器，这些传感器此前已被证明能够以前所未有的分辨率对低能正电子进行实时成像。

“Guatieri说：”我们必须剥离传感器的第一层，这些传感器是为处理手机的高级集成电子器件而制造的。"这需要高水平的电子设计和微型工程"。

实现创纪录分辨率的一个关键因素是一个意想不到的因素：众包。

“Guatieri补充说：”我们发现，人类的直觉目前优于自动方法。

AEgIS 团队要求他们的同事手动确定 2,500 多张探测器图像中每个反质子湮灭点的位置，结果证明这一过程比任何算法都要准确和精确得多。唯一的缺点是：每位同事需要花费长达 10 个小时的时间来处理每一个湮灭事件。

“AEgIS发言人鲁杰罗-卡拉维塔（Ruggero Caravita）说：”非凡的分辨率还使我们能够区分不同的湮灭碎片。

通过测量不同湮灭产物的轨迹宽度，研究人员可以研究这些轨迹是由质子还是离子产生的。

"卡拉维塔说："新探测器为低能反粒子湮灭的新研究铺平了道路，也是观测反氢因引力而产生的微小位移的一项改变游戏规则的技术。