近日，一個(gè)由美國(guó)費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室、加州理工學(xué)院及NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合構(gòu)成的研究團(tuán)隊(duì)宣布了一項(xiàng)重大突破：他們成功研發(fā)了一款基于量子傳感技術(shù)的超導(dǎo)微線單光子探測(cè)器（SMSPD），這款探測(cè)器在粒子物理實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出了前所未有的時(shí)空同步追蹤精度。

據(jù)悉，SMSPD在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室接受了首次帶電粒子束測(cè)試，并取得了時(shí)空分辨率方面的雙重飛躍。相關(guān)研究成果已在專業(yè)期刊《儀器儀表學(xué)雜志》上發(fā)表。這款探測(cè)器與現(xiàn)有的超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器在結(jié)構(gòu)上有所相似，但其更大的表面積使其能夠捕獲更多的粒子噴流，因此在粒子物理研究領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)。

研究團(tuán)隊(duì)在費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室對(duì)SMSPD進(jìn)行了全面的測(cè)試，將其暴露在高能質(zhì)子束、電子束以及π介子束中。測(cè)試結(jié)果顯示，與傳統(tǒng)探測(cè)器相比，SMSPD在粒子探測(cè)效率上具有顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)能夠以更高的精度同時(shí)完成空間和時(shí)間上的粒子探測(cè)。這一特性對(duì)于分析高速碰撞后飛出的粒子軌跡至關(guān)重要，有助于科學(xué)家更深入地理解碰撞過(guò)程及其可能產(chǎn)生的新物理現(xiàn)象。

SMSPD不僅在粒子物理實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出色，其潛在的應(yīng)用領(lǐng)域也十分廣泛。研究團(tuán)隊(duì)表示，這款探測(cè)器未來(lái)有望應(yīng)用于下一代尖端項(xiàng)目，如未來(lái)環(huán)形對(duì)撞機(jī)（FCC）和μ子對(duì)撞機(jī)，以解決高能對(duì)撞過(guò)程中每秒數(shù)百萬(wàn)次事件的精準(zhǔn)追蹤難題。這項(xiàng)技術(shù)還有望擴(kuò)展到量子網(wǎng)絡(luò)和深空通信等領(lǐng)域，為科學(xué)研究和技術(shù)發(fā)展帶來(lái)新的突破。

加州理工學(xué)院的Maria Spiropulu教授對(duì)此表示：“在未來(lái)幾十年里，粒子對(duì)撞機(jī)的能量與強(qiáng)度可能會(huì)發(fā)生重大變革，而量子傳感技術(shù)將成為暗物質(zhì)探測(cè)和時(shí)空起源研究中的關(guān)鍵工具。SMSPD的成功研發(fā)，無(wú)疑為這一領(lǐng)域的研究注入了新的活力。”

費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Cristián Pe?a形象地比喻道：“這款探測(cè)器就像是在繁忙的中央車(chē)站追蹤一位混入人群的嫌疑人。它不僅需要高清畫(huà)面來(lái)分辨每個(gè)人的面容，還需要具備每秒數(shù)十幀的高速連拍能力，以確保目標(biāo)不會(huì)瞬間消失在茫茫人海之中。SMSPD正是這樣一款具備高精度和高速度的理想探測(cè)器?！?/p>