В США испытали детектор для ускорителей с частотой 1 МГц
Физики Калифорнийского университета в Санта-Крузе и партнёры из лабораторий США испытали компактную систему диагностики пучков, рассчитанную на ускорители следующего поколения. Установка выдержала режимы, в которых частицы следуют с частотой до 1 млн импульсов в секунду. Для действующих средств измерения это уровень, на котором они начинают терять точность или перестают успевать за пучком.
Новая система объединяет алмазный сенсор, специализированный микрочип и электронику считывания. Такой набор нужен для машин, где частота пучков растёт на несколько порядков. Если многие современные ускорители работают примерно на уровне 120 импульсов в секунду, то новые проекты выходят к мегагерцовому диапазону. В частности, рентгеновский лазер LCLS-II в лаборатории SLAC изначально проектировался под частоту до 1 МГц, тогда как European XFEL в Германии работает с пакетами до 27 тыс. импульсов в секунду.
Главная часть проекта — это собственная интегральная схема, которая считывает отклик сенсора на экстремально коротких временных масштабах. Полноценные испытания прошли на SLAC в 2025 году. Детектор облучали электронными пакетами длительностью около одной пикосекунды, а длительность сигнала составила примерно одну восьмую наносекунды. По данным команды, измерения совпали с расчётными моделями, а чувствительность системы оказалась выше ожидаемой.
Выбор алмаза для таких задач не случаен. Этот материал лучше кремния переносит радиационную нагрузку и быстро восстанавливает сигнал, поэтому его уже применяют в детекторах Большого адронного коллайдера, включая модернизацию HL-LHC. Разница в том, что новая американская система нацелена не только на стойкость, а на работу в режиме, где между соседними событиями остаются считаные наносекунды.
Сейчас разработчики готовят вторую версию с новым поколением микрочипов. Её испытания намечены на 2026 год. Если система подтвердит параметры на следующем этапе, она может стать базовым инструментом для ускорителей, мощных лазерных установок и экспериментов по термоядерному синтезу, где ошибка в диагностике быстро превращается в потерю данных на всей серии импульсов.
