美國的研究人員最近揭示了一種新興的量子傳感器類別，稱為超導微線單光子探測器（SMSPDs），可以以卓越的精確度探測高能粒子和暗物質。該研究由伊利諾伊州的費米國家加速器實驗室（Fermilab）主導，並在歐洲核子研究組織（CERN）進行。研究團隊還包括來自美國國家航空航天局（NASA）噴氣推進實驗室、加州理工學院以及瑞士日內瓦大學的合作者。為了這個項目，團隊利用 SMSPDs 提高粒子檢測效率和時間精度，這些特性對於未來的加速器實驗和暗物質探索至關重要。
Fermilab 量子研究所的科學家 Cristián Peña 博士表示，此研究的重要性在於它顯示出我們使用 SMSPDs 進行帶電粒子檢測的初步測量已經有所改善。他指出，早期的研究已經證明 SMSPDs 能夠感測單個帶電粒子，如電子、質子和介子。相較之下，當前的研究通過使用更厚的鈨矽薄膜來提高檢測效率和時間解析度。研究人員表示，增加線材的厚度增強了其吸收高能帶電粒子的能力。
團隊首次使用 SMSPDs 測量了微子（muons）的檢測效率，這可能擴展了其在新探索途徑中的應用。微子是基本亞原子粒子之一，質量是電子的 200 倍，其獨特的特性和行為使其在研究基本力和粒子方面具有重要意義。未來的粒子實驗將需要強大的加速器，每秒產生數百萬次事件，這意味著新的探測器必須能夠以越來越高的精度檢測和追踪單個粒子在空間和時間中的變化。
根據研究團隊的說法，SMSPD 探測器被稱為 4D 探測器，因為它們能同時實現更好的空間和時間解析度，展現出強大的潛力來滿足這一需求。在與超導納米線單光子探測器（SNSPDs）相比較時，SMSPDs 提供了更大的有效探測區域，這提高了它們更有效地檢測和追踪帶電粒子的能力。團隊認為，這使它們成為未來加速器實驗和暗物質搜索的有希望候選者，隨著技術的快速發展，這一研究正持續推進。
Fermilab 的物理學家 Si Xie 博士指出，我們正在不斷推進這些傳感器的開發，以達到更高的精度和效率，以滿足下一代粒子加速器的需求。他表示，儘管我們還有很多工作要做，但這項研究顯示出我們正在取得非常好的進展。Xie 在新聞稿中強調，我們期待繼續研究和改進這些設備，幫助促進新的物理發現。
在一個平行的努力中，同一研究團隊在另一項項目中首次進行了 SMSPD 探測器陣列的詳細溫度依賴研究，以用於低背景的暗物質檢測實驗。Peña 最後表示，我們很高興能夠匯聚來自多個機構的世界級團隊，推動這一新興研究邁向更高的水平。
