Elementarteilchen intelligent beobachten.

Hochauflösende Sensoren sind mittlerweile so leistungsstark, dass sie auch Elementarteilchen sichtbar machen können. Doch diese Detailtiefe reicht uns nicht: Wir interessieren uns für die Flugrichtung, die präzise Beobachtungszeit und die Energie dieser Teilchen.

Elementarteilchen verursachen in Detektoren typischerweise analoge Signale. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) entwickeln wir hochauflösende Kameras und optimierte Mikrochips, die diese Signale verstärken, digitalisieren und effizient transferieren. Dabei setzen wir auch auf die Hilfe intelligenter Algorithmen. Weil wir die Elementarteilchen außerdem aus vielen verschiedenen Ebenen und Raumwinkeln beobachten, lässt sich auch ihre Flugbahn rekonstruieren. Für eine bessere Ortsauflösung setzen wir dabei immer kleinere Halbleiterstrukturen ein.

Diese kleineren Strukturen sind auch nützlich, um dem Sensor selbst mehr Intelligenz zu verleihen: Er könnte dann autonom nach interessanten Ereignissen fahnden. Unsere Wissenschaftler:innen prüfen dafür den Einsatz von Künstlicher Intelligenz. Derart innovative Sensoren könnten die Teilchenphysik maßgeblich voranbringen – und damit unser Wissen um Materie und Weltall.

Abb.: Schaltungsdesign für einen am KIT entwickelten Detektor für das ATLAS Experiment am Large Hadron Collider des CERN (Bild: KIT)