Kameraet, eller detektoren, som tar antimaterie-bilder er bygget opp av 60 sensorer fra Sonys smarttelefoner. Før forskerne kunne bruke sensorene, måtte de fjerne det øverste glasslaget med en kjemisk behandling.
Sensorene er billige, de virker i romtemperatur og i tillegg til at forskerne får bilder i sanntid gir de svært god oppløsning på bildene: Pikslene er 0,6 mikrometer, noe som er 35 ganger bedre enn tidligere teknologi, oppgir forskerne.
– Før måtte vi bruke fotografiske plater inne i vakuum i eksperimentet. Det tok gjerne et par måneder før vi fikk fraktet platene ut til framkalling og måling. Nå får vi de høyoppløselige bildene med en gang.
Det forteller Antoine Camper ved UiO, som har deltatt i utprøvingen av den nye teknologien i AEgIS-eksperimentet ved CERNs antimateriefabrikk.
Hva er antimaterie?
Alle ladde partikler har en antipartikkel som er helt lik, men med motsatt ladning.
Elektronet er negativt ladet og har en positivt ladet antipartikkel som kalles positron. I sykehusenes PET-skannere brukes positroner.
Når en partikkel og en antipartikkel møtes utsletter de hverandre og sender ut all energien sin som stråling.
Antimaterie finnes ikke bare i laboratoriet eller ute i universet: Eksempelvis sender en banan ut et positron hvert 75. minutt, ettersom bananer inneholder bitte litt av det radioaktive stoffet kalium-40.
Antimaterien som forsvant
AEgIS og andre eksperimenter ved Antimateriefabrikken på CERN jobber med å måle hvordan antihydrogen faller i jordas gravitasjonsfelt.
Håpet er at nøyaktige målinger av antimateriens egenskaper etter hvert skal gi svar på hvorfor universet vårt består av materie, når big bang laget like mengder materie og antimaterie.
Les mer om antimaterie: Hvis epler faller nedover, faller da anti-epler oppover?
Camper og en kollega fra München har også hatt med detektoren til laboratoriet Attolab (LIDyL, CEA-Saclay) i nærheten av Paris for å teste om den kunne brukes som kamera også i eksperimenter med bølgelengder på 10-100 nanometer - XUV, eller ekstrem UV - EUV på norsk.
Teknologi som avslører elektronenes gjøren og laden
Camper forteller om positive resultater fra utprøvingen. Det betyr at mobil-sensorene også kan være nyttige for attosekund-fysikk, hvor forskerne kan finne ut hva elektroner foretar seg.
Attosekund
Et attosekund er en trilliondels sekund, og kan skrives som 10-18 s.
Et attosekund er så kort at antallet attosekunder i ett sekund er lik antallet sekunder som har gått siden universet ble til for 13,8 milliarder år siden.
– Elektroner beveger seg utrolig fort. I Bohrs atommodell av et hydrogenatom bruker det eksempelvis 150 attosekunder på en runde om kjernen, sier Camper.
For å gjøre målinger av så raske bevegelser trengs stråling med ekstremt korte bølgelengder, og forskerne bruker EUV-lasere.
– EUV ble brukt da den første atomkjerneklokka ble demonstrert i høst, så attosekundfysikk er absolutt nyttig, sier Camper.
EUV-lasere og attosekundfysikk var temaet for nobelprisen i fysikk 2023. Nobelkomiteen la vekt på nytten i kvanteteknologi, for både elektronikk og medisinsk diagnostisering.
Vitenskapelig artikkel:
Berghold, Orsucci, Guatieri, Camper mfl: Real-time antiproton annihilation vertexing with submicrometer resolution, Science Advances, april 2025
