2026年3月2日——美国能源部费米国家加速器实验室与多家合作机构正采用一种名为超导微线单光子探测器（SMSPD）的新型量子传感器，以提升粒子探测效率与时间分辨率。这些特性对未来基于加速器的实验及暗物质探测实验至关重要。

该研究由费米实验室主导，合作机构包括加州理工学院、美国宇航局喷气推进实验室和日内瓦大学。此项工作基于费米实验室此前的研究成果，该团队当时证实SMSPD传感器可高效探测质子、电子、π介子等高能带电粒子。

在欧洲核子研究中心开展的新研究中，研究人员通过使用更厚硅化钨薄膜制造的传感器，进一步提升了粒子探测效率与时间分辨率。微线厚度增加使其吸收高能带电粒子能量的能力显著增强。

“这项研究意义重大，它展示了我们在带电粒子探测领域应用SMSPD技术所取得的进步，”领导该研究的费米实验室科学家克里斯蒂安·佩尼亚表示，“此外，我们首次利用SMSPD测量了μ子的探测效率，这或将拓展其在全新探索领域的应用。”

当前国际科研团队正在评估μ子在未来高能μ子对撞机中应用的可行性。由于μ子质量是电子的200倍且具有独特物理特性，科学家们借助它们探索基本作用力与粒子。未来粒子物理实验需要更强大、更高亮度的对撞机以产生每秒数百万次碰撞事件，这就要求探测器能以更高时空精度追踪单个粒子，而SMSPD传感器在此方面展现出巨大潜力。

相较于超导纳米线单光子探测器（SNSPD），SMSPD更大的有效区域为带电粒子追踪提供了更多可能，使其不仅适用于未来加速器实验，也是暗物质搜寻的理想工具。目前这项新技术的研发正快速推进。

在近期发表于《仪器仪表杂志》的另一项研究中，部分参与上述工作的科学家首次对SMSPD传感器阵列进行了温度依赖性研究，旨在将其应用于低本底暗物质探测实验。

“我们正持续提升这些传感器的精度与效率，以满足下一代粒子加速器的需求，”费米实验室科学家兼加州理工学院联合研究员谢思（音译）表示，“虽仍有大量工作待完成，但当前进展良好。我们将继续优化这些设备，期待它们助力新物理现象的发现。”