AI revoluționează astrofizica: Glombitza rezolvă puzzle-uri cu radiația cosmică!

AI revoluționează astrofizica: Glombitza rezolvă puzzle-uri cu radiația cosmică!

Un progres în cercetarea razelor cosmice ar putea fi realizat datorită aplicării inteligenței artificiale (AI). Dr. Jonas Glombitza de la Centrul Erlangen pentru Fizica Astroparticulelor (ECAP) a dezvoltat tehnici inovatoare pentru analiza datelor. Acestea arată că cele mai energetice particule care ajung pe Pământ sunt în principal nuclee grele, cum ar fi atomii de azot sau fier, mai degrabă decât protoni. Aceste descoperiri fac parte dintr-un studiu cuprinzător realizat în colaborare cu cel mai mare observator din lume pentru studierea razelor cosmice, Observatorul Pierre Auger din Argentina.

Glombitza a început să programeze instrumente de învățare automată pentru analiza dușurilor de particule la Universitatea RWTH Aachen în 2017. De când s-a mutat la FAU în 2022, a continuat să lucreze la perfecționarea acestor tehnici. În 2025, i s-a acordat Premiul ETI, un program de promovare a talentelor universitare, recunoscând contribuțiile sale semnificative la astrofizică. Cu toate acestea, el spune că termenul „inteligență artificială” este adesea definit diferit și este reticent în a-l folosi.

Observatorul Pierre Auger

The Observatorul Pierre Auger este cea mai mare unitate de cercetare a razelor cosmice cu o suprafață de 3.000 km². Facilitatea include 27 de telescoape și 1.660 de detectoare de suprafață găzduite în rezervoare de apă. Observațiile se concentrează pe emisia de lumină fluorescentă generată de ploile de aer create atunci când particulele primare interacționează cu atmosfera Pământului.

Cu toate acestea, telescoapele funcționează doar în condiții optime, cum ar fi vreme senină, fără lună, ceea ce limitează colectarea de date. În ciuda acestor provocări, analiza asistată de IA poate reconstrui modelele de distribuție a particulelor de la detectoarele de suprafață și poate estima masa particulelor primare. Această tehnologie permite evaluarea a aproximativ 60.000 de averse de particule într-o perioadă relativ scurtă de timp - o sarcină care ar fi necesitat aproximativ 150 de ani de observații telescopice tradiționale fără AI.

Provocările razelor cosmice

Razele cosmice, descrise ca radiații de particule de înaltă energie de la Soare, Calea Lactee și galaxii îndepărtate, constau în principal din protoni, electroni și atomi ionizați. Fiecare particulă primară creează un duș de particule care poate elibera până la 10^11 particule secundare. În atmosfera Pământului, aproximativ 1.000 de particule pe metru pătrat lovesc stratul exterior în fiecare zi.

Un mister central în fizică se referă la originea particulelor de înaltă energie, care au energii de peste 10^20 eV. Aceste particule apar extrem de rar, aproximativ o particulă pe kilometru pătrat pe secol, iar studiul lor necesită instalații de detectoare mari, cum ar fi Observatorul Pierre Auger. Peste 250 de oameni de știință din 17 țări lucrează la aceste provocări ca parte a Colaborării Pierre Auger.

Pe lângă subiectele fundamentale de cercetare, este investigată și upgrade-ul AugerPrime a detectorului, care combină diferite tipuri de detectoare de particule, inclusiv telescoape cu fluorescență optică și antene radio. Datele măsurate ar putea ajuta nu numai la rezolvarea misterelor din jurul razelor cosmice, dar și la studiul efectelor acestora asupra expunerii la radiații, în special pentru persoanele care călătoresc cu avionul.

În general, evoluțiile actuale în aplicarea inteligenței artificiale în fizica astroparticulelor ilustrează posibilitățile enorme care decurg din simbioza dintre tehnologia modernă și fizica clasică. Progresul extraordinar în acest domeniu ar putea avea implicații de anvergură pentru înțelegerea noastră a razelor cosmice și a originilor lor.