AI sukelia revoliuciją astrofizikoje: Glombitza sulaužo kosminės spinduliuotės galvosūkius!

AI sukelia revoliuciją astrofizikoje: Glombitza sulaužo kosminės spinduliuotės galvosūkius!

Naudojant dirbtinį intelektą (AI) galima pasiekti proveržį kosminių spindulių tyrimuose. Dr. Jonas Glombitza iš Erlangeno astrodalelių fizikos centro (ECAP) sukūrė naujoviškus duomenų analizės metodus. Tai rodo, kad energingiausios dalelės, pasiekiančios Žemę, yra sunkieji branduoliai, tokie kaip azoto ar geležies atomai, o ne protonai. Šios išvados yra išsamaus tyrimo, atlikto bendradarbiaujant su didžiausia pasaulyje kosminių spindulių tyrimo observatorija – Pierre'o Augerio observatorija Argentinoje, dalis.

2017 m. RWTH Acheno universitete Glombitza pradėjo programuoti mašininio mokymosi įrankius, skirtus dalelių lietui analizuoti. Nuo 2022 m., kai persikėlė į FAU, jis toliau tobulino šiuos metodus. 2025 metais jam buvo įteiktas ETI apdovanojimas – universiteto talentų skatinimo programa, už reikšmingą indėlį į astrofiziką. Tačiau jis sako, kad terminas „dirbtinis intelektas“ dažnai apibrėžiamas skirtingai ir jis nenoriai jo vartoja.

Pierre'o Augerio observatorija

The Pierre'o Augerio observatorija yra didžiausias kosminių spindulių tyrimų objektas, kurio plotas yra 3000 km². Įrenginyje yra 27 teleskopai ir 1660 paviršiaus detektorių, patalpintų vandens rezervuaruose. Stebėjimai sutelkti į fluorescencinės šviesos emisiją, kurią sukuria oro dušai, susidarantys, kai pirminės dalelės sąveikauja su Žemės atmosfera.

Tačiau teleskopai veikia tik esant optimalioms sąlygoms, pavyzdžiui, giedram, be mėnulio orui, o tai riboja duomenų rinkimą. Nepaisant šių iššūkių, AI padedama analizė gali atkurti dalelių pasiskirstymo modelius iš paviršiaus detektorių ir įvertinti pirminių dalelių masę. Ši technologija leidžia įvertinti maždaug 60 000 dalelių lietaus per gana trumpą laiką – tai užduotys, kurioms būtų reikėję maždaug 150 metų tradicinių teleskopinių stebėjimų be AI.

Kosminių spindulių iššūkiai

Kosminiai spinduliai, apibūdinami kaip didelės energijos dalelių spinduliuotė iš Saulės, Paukščių Tako ir tolimų galaktikų, daugiausia susideda iš protonų, elektronų ir jonizuotų atomų. Kiekviena pirminė dalelė sukuria dalelių dušą, kuris gali išleisti iki 10^11 antrinių dalelių. Žemės atmosferoje į išorinį sluoksnį kasdien patenka apie 1000 dalelių kvadratiniame metre.

Pagrindinė fizikos paslaptis yra didelės energijos dalelių, kurių energija viršija 10^20 eV, kilmė. Šios dalelės pasitaiko itin retai, maždaug viena dalelė kvadratiniame kilometre per šimtmetį, o jų tyrimui reikia didelių detektorių įrenginių, tokių kaip Pierre'o Augerio observatorija. Daugiau nei 250 mokslininkų iš 17 šalių dirba su šiais iššūkiais kaip Pierre'o Augerio bendradarbiavimo dalis.

Be pagrindinių tyrimų temų, taip pat tiriamas detektoriaus AugerPrime atnaujinimas, kuriame derinami įvairių tipų dalelių detektoriai, įskaitant optinius fluorescencinius teleskopus ir radijo antenas. Išmatuoti duomenys gali ne tik padėti išspręsti kosminius spindulius supančias paslaptis, bet ir ištirti jų poveikį radiacijos poveikiui, ypač žmonėms, keliaujantiems oru.

Apskritai, dabartiniai dirbtinio intelekto taikymo astrodalelių fizikoje pokyčiai iliustruoja didžiules galimybes, atsirandančias dėl šiuolaikinių technologijų ir klasikinės fizikos simbiozės. Nepaprasta pažanga šioje srityje gali turėti didelių pasekmių mūsų supratimui apie kosminius spindulius ir jų kilmę.