نجح فريق من الباحثين في سويسرا، يضم خبراء من المعهد الفدرالي للتكنولوجيا في زيورخ والمعهد الفدرالي للتكنولوجيا في لوزان، في تطوير نموذج أولي لكاشف جسيمات ثوري يعتمد على تقنية التصوير البلينوبتيكي (المجال الضوئي)، مما يفتح آفاقاً جديدة لرصد الجسيمات الأولية دون الحاجة إلى التعقيدات الهندسية المتبعة في الأنظمة التقليدية.
تجاوز قيود التعقيد في أجهزة الكشف
تعتمد تجارب فيزياء الجسيمات الحالية على مواد ومّاضة تحتاج إلى تقسيمها إلى ملايين المكعبات أو الألياف البصرية الدقيقة لالتقاط مسارات الجسيمات، وهو ما يجعل بناء كواشف أكبر حجماً أمراً بالغ التكلفة والتعقيد. وتبرز هذه الحاجة خاصة عند رصد جسيمات ضعيفة التفاعل مثل النيوترينوات أو الجسيمات المرشحة للمادة المظلمة.
نظام بلاتون: رؤية شاملة بكتلة واحدة
ابتكر الباحثون حلاً أطلقوا عليه اسم بلاتون، يعتمد على كتلة واحدة غير مقسمة من المادة الومّاضة، مدعومة بكاميرا متخصصة قادرة على رصد فوتون واحد في المرة الواحدة. وبخلاف الكاميرات التقليدية، لا تكتفي كاميرا المجال الضوئي بقياس شدة الضوء، بل تسجل اتجاه وصوله عبر مصفوفة من العدسات المجهرية، مما يسمح بإعادة بناء مسار الجسيم ثلاثي الأبعاد بدقة متناهية.
ذكاء اصطناعي لتحليل البيانات
ولتعزيز دقة النظام، طوّر الفريق طريقة لمعالجة البيانات قائمة على شبكة عصبية من نوع المحولات (Transformers). يقوم هذا النظام بتحليل العلاقات المكانية والزمنية بين الفوتونات الملتقطة، وتحديد تلك التي تنتمي للحدث نفسه، مما يمكنه من إعادة بناء التفاعل الأصلي حتى في الظروف منخفضة الإضاءة التي لا تتجاوز 5 فوتونات.
آفاق مستقبلية: من المصادمات إلى الطب
يفتح هذا الابتكار آفاقاً واعدة تتجاوز حدود الفيزياء الأساسية؛ إذ يرى الباحثون إمكانية تطبيق هذه التقنية في تطوير أجهزة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني (PET) في المستشفيات، مما سيساهم في رفع كفاءة تتبع النشاط الإشعاعي داخل الجسم البشري. ومع أن المشروع لا يزال في مرحلة النموذج الأولي، إلا أن النتائج المختبرية التي توافقت مع المحاكاة الحاسوبية تضع حجر الأساس لجيل جديد من أجهزة الكشف الأكثر كفاءة وأقل تكلفة.
