AI революционизира астрофизиката: Glombitza разбива пъзели с космическа радиация!

AI революционизира астрофизиката: Glombitza разбива пъзели с космическа радиация!

Пробив в изследванията на космическите лъчи може да бъде постигнат благодарение на прилагането на изкуствен интелект (AI). Д-р Йонас Гломбица от Erlangen Center for Astroparticle Physics (ECAP) разработи иновативни техники за анализ на данни. Те показват, че най-енергийните частици, които достигат Земята, са предимно тежки ядра като азотни или железни атоми, а не протони. Тези открития са част от цялостно проучване, проведено в сътрудничество с най-голямата в света обсерватория за изучаване на космическите лъчи, обсерваторията Pierre Auger в Аржентина.

Гломбица започна да програмира инструменти за машинно обучение за анализиране на дъждове от частици в университета RWTH в Аахен през 2017 г. Откакто се премести във FAU през 2022 г., той продължи да работи върху усъвършенстването на тези техники. През 2025 г. той бе удостоен с наградата ETI, университетска програма за насърчаване на таланти, като признава значителния му принос към астрофизиката. Той обаче казва, че терминът „изкуствен интелект“ често се дефинира по различен начин и той не е склонен да го използва.

Обсерваторията Пиер Оже

The Обсерватория Пиер Оже е най-голямото съоръжение за изследване на космическите лъчи с площ от 3000 km². Съоръжението включва 27 телескопа и 1660 повърхностни детектора, разположени във водни резервоари. Наблюденията се фокусират върху излъчването на флуоресцентна светлина, генерирано от въздушните дъждове, създадени, когато първичните частици взаимодействат със земната атмосфера.

Телескопите обаче работят само при оптимални условия, като например ясно, безлунно време, което ограничава събирането на данни. Въпреки тези предизвикателства, анализът с помощта на AI може да реконструира моделите на разпределение на частиците от повърхностните детектори и да оцени масата на първичните частици. Тази технология позволява оценката на около 60 000 дъжда от частици за относително кратък период от време - задача, която би изисквала около 150 години традиционни телескопични наблюдения без AI.

Предизвикателствата на космическите лъчи

Космическите лъчи, описани като радиация на високоенергийни частици от Слънцето, Млечния път и далечни галактики, се състоят основно от протони, електрони и йонизирани атоми. Всяка първична частица създава поток от частици, който може да освободи до 10^11 вторични частици. В атмосферата на Земята всеки ден около 1000 частици на квадратен метър удрят външния слой.

Централна мистерия във физиката се отнася до произхода на високоенергийните частици, които имат енергия над 10^20 eV. Тези частици се срещат изключително рядко, около една частица на квадратен километър на век, и тяхното изследване изисква големи детекторни съоръжения като обсерваторията Пиер Оже. Над 250 учени от 17 държави работят върху тези предизвикателства като част от сътрудничеството Pierre Auger.

В допълнение към фундаменталните изследователски теми, надграждането на AugerPrime на детектора, който съчетава различни видове детектори за частици, включително оптични флуоресцентни телескопи и радио антени, също се проучва. Измерените данни биха могли не само да помогнат за разрешаването на мистериите около космическите лъчи, но и да проучат ефектите им върху излагането на радиация, особено за хората, пътуващи със самолет.

Като цяло, настоящите разработки в приложението на изкуствения интелект във физиката на астрочастиците илюстрират огромните възможности, които произтичат от симбиозата между съвременната технология и класическата физика. Изключителният напредък в тази област може да има далечни последици за нашето разбиране за космическите лъчи и техния произход.