Надчутливі сенсори та ШІ. Вчені створили камеру, яка відстежує невидимі частинки у 3D

Про це пише видання ScienceDaily.

Науковці з ETH Zurich і EPFL розробили новий детектор елементарних частинок PLATON. На відміну від сучасних систем, які складаються з мільйонів дрібних елементів, нова технологія використовує суцільний блок матеріалу, що випромінює слабкі спалахи світла під час проходження заряджених частинок.

Коли частинка проходить крізь такий матеріал, виникають короткі світлові сигнали. Спеціальна світлопольова камера визначає не лише яскравість світла, а й напрямок його поширення. Завдяки цьому система може відновити траєкторію частинки у тривимірному просторі.

Для обробки отриманих даних дослідники застосували нейромережу на основі архітектури Transformer, яка використовується і в сучасних великих мовних моделях. У цьому випадку вона аналізує не текст, а закономірності появи фотонів, щоб визначити місце взаємодії частинки з детектором.

Перший прототип протестували в лабораторії. Він зміг визначати положення електронів навіть тоді, коли реєстрував лише кілька фотонів. Результати експериментів збіглися з комп’ютерними моделями, що підтвердило працездатність технології.

За результатами моделювання, детектор розміром 10×10×10 сантиметрів може забезпечити просторову роздільну здатність менш як 1 міліметр. Якщо масштабувати систему до об'єму 1 кубічний метр, точність становитиме кілька міліметрів, що відповідає можливостям найкращих сучасних пластикових детекторів.

Дослідники вже працюють над удосконаленою версією PLATON. Вона матиме чутливіші сенсори, зможе точніше визначати час реєстрації кожного фотона та збирати більше світла, що має ще більше підвищити точність вимірювань.

Науковці вважають, що технологія стане корисною не лише у фізиці елементарних частинок. Вони вже подали три патентні заявки на використання PLATON у позитронно-емісійній томографії (ПЕТ), де нова система потенційно дозволить отримувати чіткіші медичні зображення.