كاشف الميكروميغاس

أثناء مرور الجسيم عبر الكاشف، يؤين الغاز، مُنتجًا زوجًا من الإلكترونات والأيونات. وبسبب وجود مجال كهربائي بقوة 400 فولت/سم، لا يتحد الزوج، وينجرف الإلكترون نحو قطب التضخيم (الشبكة) والأيون نحو المهبط . بالقرب من الشبكة، يتسارع الإلكترون بفعل مجال كهربائي شديد، عادةً ما يكون بقوة 40 كيلو فولت/سم في فجوة التضخيم. يُنتج هذا المزيد من أزواج الإلكترونات والأيونات، مُسببًا انهيارًا إلكترونيًا . يُؤدي كسبٌ بقوة 10⁴ ^إلى تكوين إشارة كبيرة بما يكفي لقراءتها بواسطة القطب المُخصص. عادةً ما يُقسّم قطب القراءة إلى شرائح وبكسلات لإعادة بناء موضع الجسيم الساقط. يسمح سعة الإشارة وشكلها للمستخدمين بالحصول على معلومات حول زمن وطاقة الجسيم الساقط.

تُستحث الإشارة بفعل حركة الشحنات في الحيز بين الشبكة الدقيقة وقطب القراءة، والذي يُسمى فجوة التضخيم. تتكون الإشارة، التي يبلغ طولها 100 نانوثانية، من ذروة إلكترونية (باللون الأزرق) وذيل أيوني (باللون الأحمر). ولأن حركة الإلكترونات في الغاز أعلى بأكثر من 1000 مرة من حركة الأيونات، تُسجل إشارتها أسرع بكثير من الإشارة الأيونية. تسمح الإشارة الإلكترونية بقياس زمن الاصطدام بدقة، بينما تُعد الإشارة الأيونية ضرورية لإعادة بناء طاقة الجسيم.

في عام ١٩٩١، ولتحسين كشف الهادرونات في تجربة كاشف الهادرونات الأعمى ^{[ ٣ ]} ، قام كلٌ من إ. جيوماتاريس وج. شارباك بتقليل فجوة التضخيم في غرفة شرارة ذات لوحين متوازيين بهدف تقصير زمن الاستجابة.  تم بناء نموذج أولي بفجوة تضخيم ١ مم لتجربة كاشف الهادرونات الأعمى، لكن الكسب لم يكن منتظمًا بما يكفي لاستخدامه في التجربة. لم تكن فجوة المليمتر مضبوطة بشكل كافٍ، مما أدى إلى تقلبات كبيرة في الكسب. ومع ذلك، فقد تم إثبات فوائد تقليل فجوة التضخيم، وولدت فكرة ميكروميغاس في أكتوبر ١٩٩٢، قبل وقت قصير من إعلان منح جائزة نوبل لجورج شارباك لاختراعه غرف الأسلاك . كان جورج شارباك يقول إن هذا الكاشف وبعض المفاهيم الجديدة الأخرى التي تنتمي إلى عائلة كواشف الغاز ذات الأنماط الدقيقة (MPGDs) ستُحدث ثورة في الفيزياء النووية وفيزياء الجسيمات، تمامًا كما فعل كاشفه. ^{[ ٤ ]}

بدأت تقنية ميكروميغاس في عام 1992 في مركز CEA ساكلاي ومركز CERN ، حيث تم تطويرها لتوفير كواشف أكثر استقرارًا وموثوقية ودقة وسرعة. وفي عام 2001، استُخدمت اثنتا عشرة كاشفة ميكروميغاس كبيرة الحجم (40 × 40  سم² ⁾ لأول مرة في تجربة واسعة النطاق في تجربة COMPASS الموجودة على مسرع البروتونات الفائق في مركز CERN.

من الأمثلة الأخرى على تطوير كاشفات ميكروميغاس ابتكار تقنية "الكتلة". تتألف هذه التقنية من دمج الشبكة الدقيقة مع لوحة الدوائر المطبوعة التي تحمل أقطاب القراءة، وذلك لبناء كاشف متكامل . يتميز هذا الكاشف بمتانته العالية، ويمكن إنتاجه عبر عملية صناعية (وقد عرضت شركة 3M تطبيقًا ناجحًا له عام 2006 ^{[ 5 ]} )، مما يتيح استخدامه في تطبيقات عامة. على سبيل المثال، يمكن استخدام كاشفات ميكروميغاس للكشف عن حرائق الغابات عن طريق تعديل الشبكة الدقيقة لجعلها حساسة للأشعة فوق البنفسجية ^{[ 6 ]} . كما يُستخدم كاشف ميكروميغاس الحساس للضوء في تطبيقات التوقيت السريع. يستخدم كاشف PICOSEC-Micromegas مشعًا لإشعاع تشيرينكوف ومهبطًا ضوئيًا أمام الحجم الغازي، وقد تم قياس دقة زمنية تبلغ 24 بيكو ثانية باستخدام الحد الأدنى من الجسيمات المؤينة ^{[ 7 ]} .

تُستخدم أجهزة الكشف الميكروميغاس في العديد من التجارب  :

• فيزياء الهادرونات: مشاريع COMPASS وNA48 ومشاريع ILC- TPC وCLAS12 في مختبر J قيد الدراسة النشطة
• فيزياء الجسيمات: T2K، CAST ، HELAZ، IAXO
• فيزياء النيوترونات: nTOF، ESS nBLM ^{[ 8 ]}

سيتم استخدام كاشف Micromegas في تجربة ATLAS ، كجزء من ترقية مطياف الميون المخطط له . ^{[ 9 ]}