La IA revoluciona la astrofísica: ¡Glombitza resuelve acertijos sobre la radiación cósmica!

La IA revoluciona la astrofísica: ¡Glombitza resuelve acertijos sobre la radiación cósmica!

Se podría lograr un gran avance en la investigación de los rayos cósmicos gracias a la aplicación de la inteligencia artificial (IA). El Dr. Jonas Glombitza del Centro de Física de Astropartículas (ECAP) de Erlangen ha desarrollado técnicas innovadoras para el análisis de datos. Estos muestran que las partículas más energéticas que llegan a la Tierra son predominantemente núcleos pesados, como átomos de nitrógeno o hierro, en lugar de protones. Estos hallazgos son parte de un estudio integral realizado en colaboración con el observatorio más grande del mundo para el estudio de los rayos cósmicos, el Observatorio Pierre Auger en Argentina.

Glombitza comenzó a programar herramientas de aprendizaje automático para analizar lluvias de partículas en la Universidad RWTH Aachen en 2017. Desde que se mudó a FAU en 2022, ha seguido trabajando para perfeccionar estas técnicas. En 2025, recibió el Premio ETI, un programa de promoción del talento universitario, que reconoce sus importantes contribuciones a la astrofísica. Sin embargo, dice que el término “inteligencia artificial” a menudo se define de manera diferente y se muestra reacio a utilizarlo.

El Observatorio Pierre Auger

El Observatorio Pierre Auger Es la mayor instalación para la investigación de rayos cósmicos con una superficie de 3.000 km². La instalación incluye 27 telescopios y 1.660 detectores de superficie alojados en tanques de agua. Las observaciones se centran en la emisión de luz fluorescente generada por las lluvias de aire creadas cuando las partículas primarias interactúan con la atmósfera terrestre.

Sin embargo, los telescopios sólo funcionan en condiciones óptimas, como un clima despejado y sin luna, lo que limita la recopilación de datos. A pesar de estos desafíos, el análisis asistido por IA puede reconstruir los patrones de distribución de partículas de los detectores de superficie y estimar la masa de las partículas primarias. Esta tecnología permite evaluar alrededor de 60.000 lluvias de partículas en un período de tiempo relativamente corto, una tarea que habría requerido alrededor de 150 años de observaciones telescópicas tradicionales sin IA.

Desafíos de los rayos cósmicos

Los rayos cósmicos, descritos como radiación de partículas de alta energía provenientes del Sol, la Vía Láctea y galaxias distantes, están compuestos principalmente de protones, electrones y átomos ionizados. Cada partícula primaria crea una lluvia de partículas que puede liberar hasta 10^11 partículas secundarias. En la atmósfera terrestre, cada día llegan a la capa exterior unas 1.000 partículas por metro cuadrado.

Un misterio central de la física se refiere al origen de las partículas de alta energía, que tienen energías superiores a 10^20 eV. Estas partículas ocurren muy raramente, alrededor de una partícula por kilómetro cuadrado por siglo, y su estudio requiere grandes instalaciones de detección como el Observatorio Pierre Auger. Más de 250 científicos de 17 países están trabajando en estos desafíos como parte de la Colaboración Pierre Auger.

Además de los temas de investigación fundamentales, también se está investigando la actualización del detector AugerPrime, que combina diferentes tipos de detectores de partículas, incluidos telescopios ópticos de fluorescencia y antenas de radio. Los datos medidos no sólo podrían ayudar a resolver los misterios que rodean a los rayos cósmicos, sino también estudiar sus efectos sobre la exposición a la radiación, especialmente para las personas que viajan en avión.

En general, los avances actuales en la aplicación de la inteligencia artificial a la física de astropartículas ilustran las enormes posibilidades que surgen de la simbiosis entre la tecnología moderna y la física clásica. El extraordinario progreso en esta área podría tener implicaciones de gran alcance para nuestra comprensión de los rayos cósmicos y sus orígenes.