В США представлен детектор GRETA для исследования редких атомных ядер

Новый детектор «видит» не только энергию — он отслеживает путь каждой частицы

В Национальном центре исследований редких изотопов (FRIB) при Университете штата Мичиган успешно завершились первичные испытания детектора гамма-излучения нового поколения GRETA (Gamma-Ray Energy Tracking Array). По словам создателей, устройство полностью подтвердило заявленные характеристики и теперь готово к полноценному научному использованию.

Основное отличие GRETA от традиционных гамма-спектрометров заключается в методе работы. Если стандартные детекторы фиксируют только энергию гамма-излучения, то новая система способна определить точное трехмерное положение каждого взаимодействия гамма-кванта внутри детектора. Это позволяет фактически отслеживать путь частицы и существенно улучшать точность измерений.

В основе устройства лежат высокочистые германиевые кристаллы с сегментированными электрическими контактами. Когда гамма-квант попадает в детектор, электроника фиксирует возникающие сигналы и вычисляет место взаимодействия с высокой точностью. Благодаря этому ученые могут значительно эффективнее отделять полезные данные от фонового шума и исследовать крайне редкие и короткоживущие атомные ядра, которые ранее было трудно изучать.

Создание GRETA стало результатом сотрудничества нескольких национальных лабораторий США. Основные детекторные модули были разработаны специалистами Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли, а инженеры Аргоннской и Ок-Риджской национальных лабораторий отвечали за вспомогательные системы и программное обеспечение для обработки сигналов.

Во время первых испытаний ученые направили пучок легких атомных ядер на неподвижную мишень. При столкновениях возникали возбужденные ядра, испускавшие гамма-кванты. Это дало возможность проверить точность синхронизации и работу всех ключевых систем. Полученные результаты полностью совпали с расчетами.

Исследователи надеются, что GRETA поможет глубже понять границы существования атомных ядер, процессы формирования тяжелых химических элементов во время взрывов сверхновых и слияний нейтронных звезд, а также проверить ряд фундаментальных физических теорий.

В будущем результаты, полученные с помощью нового комплекса, могут оказаться полезными не только для фундаментальной науки. Разработчики считают, что технологии, лежащие в основе GRETA, могут найти применение в ядерной энергетике, медицинской диагностике и терапии, а также в системах радиационного контроля и обеспечения национальной безопасности.