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英飛凌八吋感測器晶片協助 CERN 揭開宇宙奧秘

2016-4-29 06:19 PM| 發佈者: SophieWeng@G| 查看: 489| 評論: 0|來自: 台灣英飛凌

摘要: CERN 的兩款實驗偵測器ATLAS (環形 LHC 裝置) 與 CMS (小型緲子螺線管)採用英飛凌獨特的感測器,以更大尺寸、更經濟、更加輻射承受力的矽晶元件協助證明暗物質的存在,這項專為 CERN 開發的技術有機會能在十年之內造 ...

目前宇宙有 95% 仍是未經探索的領域,而位於日內瓦的全球最大粒子物理研究中心CERN 中的科學家正持續解開這些領域的奧秘。2012 5 月,CERN 的研究人員發現所謂的希格斯玻色子 (Higgs Boson),這項發現讓Peter Higgs François Englert 獲得諾貝爾物理學獎。暗物質為當前 CERN 科學家正在研究的項目之一:雖然它可能具有宇宙中可見物質的五倍質量,但這個數字只能被間接證明。只要多一點的運氣,CERN 也能成功製造暗物質。

 

獨特的感測器晶片能協助證明暗物質的存在:此晶片大小為八吋 (15 cm x 10 cm),由奧地利英飛凌科技及奧地利科學院高能物理研究機構 (HEPHY) 共同研發而成,在不久的將來 CERN 將會採用上萬個這類矽晶元件。相較於先前最大的六吋感測器,此晶片不僅在製造上較符合經濟效益,具備更佳的承受輻射能力,因此使用壽命比前代感測器更長。若感測器缺乏上述條件,將幾乎無法完成計畫的實驗。

 

CERN 的實驗是分析物質的結構,以及基本粒子之間的相互作用:將質子加速至接近光速,然後使其碰撞產生新的粒子,這些新粒子的特性可透過不同的偵檢器進行重組。CERN 實驗物理部門主管 Manfred Krammer 博士表示:「在粒子物理學和宇宙學中,仍有許多人類尚未找到答案的疑問。若要在這些領域獲得新的進展,我們需要新一代的粒子感測器,而與英飛凌如此的高科技公司合作,讓我們得以開發所需的技術。」

 

位於地底 100 公尺   如公寓大樓一樣高

其中兩款採用英飛凌感測器的偵檢器,分別名為ATLAS (環形 LHC 裝置) CMS (小型緲子螺線管),目前正在進行測試當中。粒子物理實驗裝置就像是巨型相機:當粒子穿透矽偵檢器時,就會被記錄下來。這兩項實驗的裝置高度分別為 20 公尺 (ATLAS) 15 公尺 (CMS),皆位於地底 100 公尺處,多年來幾乎是全天候運作,進行每秒4,000 萬次的個別實驗。目前雙方正在討論製造總面積達 1,000 平方公尺之晶片的可能性。

 

但是這需要研究人員具備高度毅力。英飛凌電源管理暨多元電子事業處主管 Andreas Urschitz 表示:「我們可能需要花好幾個世代的時間進行基礎研究,才能改變日常生活,但這並未阻止人們不斷的進行研究。若沒有居禮夫人 ( Marie Curie),我們就不會有  X 光,若沒有邁斯威爾 (Maxwell),我們就不會有手機。」居禮夫人於 1898 年創造了「放射性」這個名詞,蘇格蘭物理學家邁斯威爾 (James Clerk Maxwell ) 1861 1864 年利用自創的方程式描述電磁力,至今已有 150 年的歷史。

 

這項專為 CERN 開發的技術,有機會能在十年之內造福癌症病患:目前有多組研究人員正在測試質子電腦斷層掃描,這項醫學成像程序所使用的基礎與用於 CERN 的晶片技術相同。大型矽偵檢器,如同英飛凌與 HEPHY 正共同研發的項目,可以在放射治療期間提供斷層掃描影像。如此能更有效地判斷腫瘤的位置,相較於傳統的 X 光,此方式將減少對健康組織可能造成的傷害,並將輻射負載降低多達 40 倍。

 

英飛凌生產該感測器的消息已在研究圈引起注意:2014 年,英飛凌與 HEPHY 的合作專案獲得奧地利商業相關研究的最大民辦獎項Houska Award 該年度第二名。

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