الذكاء الاصطناعي يحدث ثورة في الفيزياء الفلكية: Glombitza يفكك ألغاز الإشعاع الكوني!

الذكاء الاصطناعي يحدث ثورة في الفيزياء الفلكية: Glombitza يفكك ألغاز الإشعاع الكوني!

يمكن تحقيق تقدم كبير في أبحاث الأشعة الكونية بفضل تطبيق الذكاء الاصطناعي. قام الدكتور جوناس جلوبيتزا من مركز إرلانجن لفيزياء الجسيمات الفلكية (ECAP) بتطوير تقنيات مبتكرة لتحليل البيانات. وتظهر هذه أن الجسيمات الأكثر نشاطًا التي تصل إلى الأرض هي في الغالب نوى ثقيلة مثل ذرات النيتروجين أو الحديد، وليس البروتونات. وتعد هذه النتائج جزءا من دراسة شاملة أجريت بالتعاون مع أكبر مرصد في العالم لدراسة الأشعة الكونية، مرصد بيير أوجيه في الأرجنتين.

بدأ Glombitza في برمجة أدوات التعلم الآلي لتحليل زخات الجسيمات في جامعة RWTH Aachen في عام 2017. ومنذ انتقاله إلى FAU في عام 2022، واصل العمل على تحسين هذه التقنيات. وفي عام 2025، حصل على جائزة ETI، وهو برنامج جامعي لتعزيز المواهب، تقديرًا لمساهماته الكبيرة في الفيزياء الفلكية. ومع ذلك، فهو يقول إن مصطلح “الذكاء الاصطناعي” يتم تعريفه بشكل مختلف في كثير من الأحيان، وهو متردد في استخدامه.

مرصد بيير أوجيه

ال مرصد بيير أوجيه هي أكبر منشأة لأبحاث الأشعة الكونية بمساحة 3000 كيلومتر مربع. تشتمل المنشأة على 27 تلسكوبًا و1660 كاشفًا سطحيًا موضوعة في خزانات المياه. تركز الملاحظات على انبعاث ضوء الفلورسنت الناتج عن زخات الهواء الناتجة عن تفاعل الجسيمات الأولية مع الغلاف الجوي للأرض.

ومع ذلك، تعمل التلسكوبات فقط في ظل الظروف المثالية، مثل الطقس الصافي وغير المقمر، مما يحد من جمع البيانات. وعلى الرغم من هذه التحديات، يمكن للتحليل المدعوم بالذكاء الاصطناعي إعادة بناء أنماط توزيع الجسيمات من أجهزة الكشف السطحية وتقدير كتلة الجسيمات الأولية. تتيح هذه التقنية تقييم حوالي 60 ألف وابل من الجسيمات خلال فترة زمنية قصيرة نسبيًا، وهي مهمة كانت ستتطلب حوالي 150 عامًا من عمليات الرصد التلسكوبي التقليدية بدون الذكاء الاصطناعي.

تحديات الأشعة الكونية

تتكون الأشعة الكونية، التي توصف بأنها إشعاع جسيمات عالي الطاقة من الشمس ودرب التبانة والمجرات البعيدة، بشكل أساسي من البروتونات والإلكترونات والذرات المتأينة. ينشئ كل جسيم أولي وابلًا من الجسيمات يمكنه إطلاق ما يصل إلى 10^11 جسيمًا ثانويًا. في الغلاف الجوي للأرض، يصل حوالي 1000 جسيم لكل متر مربع إلى الطبقة الخارجية كل يوم.

لغز مركزي في الفيزياء يتعلق بأصل الجسيمات عالية الطاقة، التي تزيد طاقتها عن 10^20 فولت. تحدث هذه الجسيمات بشكل نادر جدًا، حوالي جسيم واحد لكل كيلومتر مربع في القرن الواحد، وتتطلب دراستها مرافق كشف كبيرة مثل مرصد بيير أوجيه. ويعمل أكثر من 250 عالمًا من 17 دولة على هذه التحديات كجزء من تعاون بيير أوجيه.

بالإضافة إلى موضوعات البحث الأساسية، يتم أيضًا دراسة ترقية AugerPrime للكاشف، الذي يجمع بين أنواع مختلفة من أجهزة كشف الجسيمات، بما في ذلك التلسكوبات الفلورية الضوئية وهوائيات الراديو. ولا يمكن للبيانات المقاسة أن تساعد في حل الألغاز المحيطة بالأشعة الكونية فحسب، بل يمكنها أيضًا دراسة آثارها على التعرض للإشعاع، خاصة بالنسبة للأشخاص الذين يسافرون جوًا.

بشكل عام، توضح التطورات الحالية في تطبيق الذكاء الاصطناعي في فيزياء الجسيمات الفلكية الإمكانيات الهائلة التي تنشأ من التعايش بين التكنولوجيا الحديثة والفيزياء الكلاسيكية. يمكن أن يكون للتقدم الاستثنائي في هذا المجال آثار بعيدة المدى على فهمنا للأشعة الكونية وأصولها.