Die Teilchenphysik tritt mit dem Aufkommen von Teilchenbeschleunigern der nächsten Generation in eine neue Ära ein, die beispiellose Energieniveaus verspricht. Um die daraus resultierenden komplexen subatomaren Trümmer zu bewältigen, wenden sich Wissenschaftler Quantensensoren zu.
Ein internationales Team, darunter Mitglieder von Fermilab, Caltech und dem JPL der NASA, hat erfolgreich das Potenzial von supraleitenden Mikrodraht-Einzelphotonendetektoren (SMSPDs) demonstriert. Diese Quantensensoren haben bei Tests mit hochenergetischen Teilchenstrahlen eine außergewöhnliche Zeit- und Ortsauflösung gezeigt.
Maria Spiropulu von Caltech betont die entscheidende Notwendigkeit dieser präzisen Detektoren, da die Leistung der Teilchenbeschleuniger steigt. Sie erklärt, dass die Integration von Quantensensorik in ihr Instrumentarium die Suche nach neuen Teilchen und dunkler Materie optimieren und die Untersuchung der Ursprünge von Raum und Zeit erleichtern wird. SMSPDs bieten einen deutlichen Vorteil, da sie den Kompromiss zwischen räumlicher und zeitlicher Auflösung eliminieren, die Fähigkeit verbessern, seltene Teilchen in komplexen Ereignissen zu identifizieren, und den Weg für Entdeckungen in Einrichtungen wie dem Future Circular Collider (FCC) ebnen.
Aufbauend auf der Grundlage von supraleitenden Nanodraht-Einzelphotonendetektoren (SNSPDs), die bereits in der Quantenvernetzung und Raumfahrtkommunikation eingesetzt werden, läuten diese Fortschritte eine neue Ära des Verständnisses unseres Universums ein. Die Präzision und die Fähigkeiten von Quantensensoren werden in der Zukunft der Teilchenphysik eine entscheidende Rolle spielen.