AI rada revolūciju astrofizikā: Glombitza uzlauž kosmiskā starojuma mīklas!

AI rada revolūciju astrofizikā: Glombitza uzlauž kosmiskā starojuma mīklas!

Izrāvienu kosmisko staru izpētē var panākt, izmantojot mākslīgo intelektu (AI). Dr Jonas Glombitza no Erlangenas astrodaļiņu fizikas centra (ECAP) ir izstrādājis novatoriskas datu analīzes metodes. Tie liecina, ka enerģētiskākās daļiņas, kas sasniedz Zemi, galvenokārt ir smagie kodoli, piemēram, slāpekļa vai dzelzs atomi, nevis protoni. Šie atklājumi ir daļa no visaptveroša pētījuma, kas veikts sadarbībā ar pasaulē lielāko kosmisko staru izpētes observatoriju Pjēra Ožera observatoriju Argentīnā.

Glombitza 2017. gadā RWTH Āhenes universitātē sāka programmēt mašīnmācīšanās rīkus daļiņu dušas analīzei. Kopš pārcelšanās uz FAU 2022. gadā viņš ir turpinājis strādāt pie šo metožu pilnveidošanas. 2025. gadā viņam tika piešķirta universitātes talantu veicināšanas programma ETI Award, atzīstot viņa nozīmīgo ieguldījumu astrofizikā. Tomēr viņš saka, ka termins “mākslīgais intelekts” bieži tiek definēts atšķirīgi un viņš to nelabprāt lieto.

Pjēra Ožera observatorija

The Pjēra Ožera observatorija ir lielākā kosmisko staru izpētes iekārta ar platību 3000 km². Objektā ietilpst 27 teleskopi un 1660 virsmas detektori, kas atrodas ūdens tvertnēs. Novērojumi koncentrējas uz fluorescējošās gaismas emisiju, ko rada gaisa dušas, kas rodas, primārajām daļiņām mijiedarbojoties ar Zemes atmosfēru.

Tomēr teleskopi darbojas tikai optimālos apstākļos, piemēram, skaidrā, bezmēness laikā, kas ierobežo datu vākšanu. Neskatoties uz šiem izaicinājumiem, AI atbalstītā analīze var rekonstruēt daļiņu sadalījuma modeļus no virsmas detektoriem un novērtēt primāro daļiņu masu. Šī tehnoloģija ļauj novērtēt aptuveni 60 000 daļiņu lietus relatīvi īsā laika periodā – tas būtu uzdevums, kas būtu prasījis aptuveni 150 gadus tradicionālos teleskopiskos novērojumus bez mākslīgā intelekta.

Kosmisko staru izaicinājumi

Kosmiskie stari, ko raksturo kā augstas enerģijas daļiņu starojumu no Saules, Piena Ceļa un tālām galaktikām, galvenokārt sastāv no protoniem, elektroniem un jonizētiem atomiem. Katra primārā daļiņa rada daļiņu dušu, kas var atbrīvot līdz 10^11 sekundārajām daļiņām. Zemes atmosfērā aptuveni 1000 daļiņu uz kvadrātmetru katru dienu skar ārējo slāni.

Galvenais fizikas noslēpums attiecas uz augstas enerģijas daļiņu izcelsmi, kuru enerģija pārsniedz 10^20 eV. Šīs daļiņas sastopamas ārkārtīgi reti, apmēram viena daļiņa uz kvadrātkilometru gadsimtā, un to izpētei ir nepieciešamas lielas detektoru iekārtas, piemēram, Pjēra Ožera observatorija. Pierre Oger sadarbības ietvaros pie šiem izaicinājumiem strādā vairāk nekā 250 zinātnieku no 17 valstīm.

Papildus fundamentālo pētījumu tēmām tiek pētīts arī detektora AugerPrime jauninājums, kas apvieno dažāda veida daļiņu detektorus, tostarp optiskos fluorescences teleskopus un radio antenas. Izmērītie dati varētu ne tikai palīdzēt atrisināt noslēpumus, kas saistīti ar kosmiskajiem stariem, bet arī izpētīt to ietekmi uz radiācijas iedarbību, jo īpaši cilvēkiem, kuri ceļo ar gaisa transportu.

Kopumā pašreizējā attīstība mākslīgā intelekta pielietošanā astrodaļiņu fizikā ilustrē milzīgās iespējas, kas rodas no mūsdienu tehnoloģiju un klasiskās fizikas simbiozes. Neparastais progress šajā jomā varētu radīt tālejošu ietekmi uz mūsu izpratni par kosmiskajiem stariem un to izcelsmi.