AI muudab astrofüüsikas revolutsiooni: Glombitza purustab kosmilise kiirguse mõistatusi!

AI muudab astrofüüsikas revolutsiooni: Glombitza purustab kosmilise kiirguse mõistatusi!

Tänu tehisintellekti (AI) rakendamisele on võimalik saavutada läbimurre kosmilise kiirguse uurimisel. Dr Jonas Glombitza Erlangeni Astroosakeste Füüsika Keskusest (ECAP) on välja töötanud uuenduslikud andmeanalüüsi tehnikad. Need näitavad, et kõige energilisemad osakesed, mis Maale jõuavad, on valdavalt rasked tuumad, näiteks lämmastiku- või rauaaatomid, mitte prootonid. Need leiud on osa ulatuslikust uuringust, mis viidi läbi koostöös maailma suurima kosmiliste kiirte uurimise vaatluskeskusega, Pierre Augeri observatooriumiga Argentinas.

Glombitza alustas RWTH Aacheni ülikoolis 2017. aastal programmeerima masinõppevahendeid osakeste duši analüüsimiseks. Alates 2022. aastal FAU-sse kolimisest on ta jätkanud tööd nende tehnikate täiustamisega. 2025. aastal pälvis ta ülikooli talentide edendamise programmi ETI Award, millega tunnustati tema märkimisväärset panust astrofüüsikasse. Samas ütleb ta, et mõistet “tehisintellekt” defineeritakse sageli erinevalt ja ta ei soovi seda kasutada.

Pierre Augeri observatoorium

The Pierre Augeri observatoorium on suurim kosmiliste kiirte uurimise rajatis, mille pindala on 3000 km². Rajatis sisaldab 27 teleskoopi ja 1660 pinnadetektorit, mis on paigutatud veepaakidesse. Vaatlused keskenduvad fluorestseeruva valguse emissioonile, mis tekib primaarsete osakeste ja Maa atmosfääri vastasmõjul tekkivate õhusadudega.

Kuid teleskoobid töötavad ainult optimaalsetes tingimustes, näiteks selge kuuta ilmaga, mis piirab andmete kogumist. Vaatamata nendele väljakutsetele saab AI-abiga analüüs rekonstrueerida pinnadetektorite osakeste jaotusmustreid ja hinnata primaarsete osakeste massi. See tehnoloogia võimaldab hinnata ligikaudu 60 000 osakeste sadu suhteliselt lühikese aja jooksul – see ülesanne oleks nõudnud ligikaudu 150 aastat traditsioonilisi teleskoopvaatlusi ilma tehisintellektita.

Kosmiliste kiirte väljakutsed

Kosmilised kiired, mida kirjeldatakse kui suure energiaga osakeste kiirgust Päikeselt, Linnuteelt ja kaugetest galaktikatest, koosnevad peamiselt prootonitest, elektronidest ja ioniseeritud aatomitest. Iga primaarne osake loob osakeste duši, mis võib vabastada kuni 10^11 sekundaarset osakest. Maa atmosfääris tabab väliskihti iga päev umbes 1000 osakest ruutmeetri kohta.

Füüsika keskne mõistatus puudutab kõrge energiaga osakeste päritolu, mille energia on üle 10^20 eV. Need osakesed esinevad äärmiselt harva, umbes üks osake ruutkilomeetri kohta sajandis, ja nende uurimiseks on vaja suuri detektoreid, nagu Pierre Augeri vaatluskeskus. Nende väljakutsetega tegeleb Pierre Augeri koostöö raames üle 250 teadlase 17 riigist.

Lisaks fundamentaalsetele uurimisteemadele uuritakse ka detektori AugerPrime uuendust, mis ühendab erinevat tüüpi osakeste detektorid, sealhulgas optilised fluorestsentsteleskoobid ja raadioantennid. Mõõdetud andmed ei aita mitte ainult lahendada kosmilisi kiiri ümbritsevaid saladusi, vaid uurida ka nende mõju kiirgusega kokkupuutele, eriti lennureisijatele.

Üldiselt illustreerivad praegused arengud tehisintellekti rakendamisel astroosakeste füüsikas tohutuid võimalusi, mis tekivad kaasaegse tehnoloogia ja klassikalise füüsika sümbioosist. Erakorralised edusammud selles valdkonnas võivad meie arusaamale kosmilistest kiirtest ja nende päritolust avaldada kaugeleulatuvat mõju.