人工智能彻底改变天体物理学：Glombitza 破解宇宙辐射之谜！

人工智能彻底改变天体物理学：Glombitza 破解宇宙辐射之谜！

人工智能（AI）的应用可以使宇宙射线研究取得突破。埃尔兰根天体粒子物理中心 (ECAP) 的 Jonas Glombitza 博士开发了用于数据分析的创新技术。这些表明，到达地球的最高能粒子主要是氮或铁原子等重核，而不是质子。这些发现是与世界上最大的宇宙射线研究天文台——阿根廷皮埃尔·奥格天文台合作进行的综合研究的一部分。

Glombitza 于 2017 年开始在亚琛工业大学编写用于分析粒子簇射的机器学习工具。自 2022 年转到 FAU 以来，他一直致力于完善这些技术。 2025年，他被授予大学人才促进计划ETI奖，以表彰他对天体物理学的重大贡献。然而，他表示，“人工智能”一词的定义往往不同，他不愿意使用它。

皮埃尔·俄歇天文台

这 皮埃尔奥格天文台 是最大的宇宙射线研究设施，面积达3000平方公里。该设施包括 27 个望远镜和 1,660 个安装在水箱中的表面探测器。观测的重点是初级粒子与地球大气层相互作用时产生的空气簇射所产生的荧光发射。

然而，这些望远镜只能在最佳条件下工作，例如晴朗、无月的天气，这限制了数据收集。尽管存在这些挑战，人工智能辅助分析可以重建表面探测器的粒子分布模式并估计初级粒子的质量。这项技术能够在相对较短的时间内评估大约 60,000 个粒子簇射——如果没有人工智能，这项任务需要传统望远镜观测大约 150 年的时间。

宇宙射线的挑战

宇宙射线被描述为来自太阳、银河系和遥远星系的高能粒子辐射，主要由质子、电子和电离原子组成。每个初级粒子都会产生粒子簇射，最多可释放 10^11 个次级粒子。在地球大气层中，每天每平方米约有 1,000 个颗粒撞击外层。

物理学的一个中心谜团涉及高能粒子的起源，这些粒子的能量高于 10^20 eV。这些粒子的出现极其罕见，大约每个世纪每平方公里出现一个粒子，它们的研究需要大型探测器设施，例如皮埃尔·奥格天文台。作为 Pierre Auger 合作项目的一部分，来自 17 个国家的 250 多名科学家正在致力于应对这些挑战。

除了基础研究课题外，探测器的AugerPrime升级版也正在研究中，该探测器结合了不同类型的粒子探测器，包括光学荧光望远镜和射电天线。测量的数据不仅可以帮助解开宇宙射线的谜团，还可以研究它们对辐射暴露的影响，特别是对航空旅行中的人们的影响。

总体而言，当前人工智能在天体粒子物理学中应用的发展说明了现代技术与经典物理学共生所产生的巨大可能性。这一领域的非凡进展可能对我们对宇宙射线及其起源的理解产生深远的影响。