В ноябре мы рассказывали про то, что специалисты из Scan Pyramids обнаружили в пирамиде Хеопса тайную комнату. Потом выяснилось, что эта комната не особо тайная, но научный интерес тут все же есть — ученые нашли большую полость среди камней благодаря мюонной томографии. Суть метода в том, что мюоны — вторичные частицы, которые могут проникать сквозь камень, но с большей задержкой, чем через воздух. Благодаря этому свойству можно построить мюонный детектор и проверить, нет ли среди толщи камня пустой области. Это и сделали спецы Scan Pyramids.
Обнаружение вторичных частиц
Мюоны, как и другие «вторичные частицы», образуются от столкновения космических лучей с атмосферой Земли. Космические лучи прилетают к нам постоянно: от других галактик, черных дыр, сверхновых, пульсаров и прочих излучателей, но даже если поставить детектор мюонов размером в один квадратный километр, регистрировать мы сможем только одно событие в 100 лет. И это притом, что мюон живет дольше всех элементарных частиц — 2,2 микросекунды, то есть 2,2×10-6 секунд. Для физики элементарных частиц это рекорд по продолжительности жизни, но все равно регистрировать мюоны — довольно проблематичное занятие.
Для того чтобы обнаруживать мюоны чаще, можно построить детектор побольше, но тогда он должен быть размером с небольшое европейское государство. Ученые из ВШЭ нашли другой способ.
Специалисты из LAMBDA (научно-учебной лаборатории методов анализа больших данных), что в ВШЭ, представили на 22nd International Conference on Computing in High Energy and Nuclear Physics кардинально новый способ. Ученые предложили регистрировать продукты распада космических лучей со сверхвысокой энергией не на одном большом детекторе, а на децентрализованной сети малых детекторов. И здесь очень удачно подходят видеокамеры с самых обычных телефонов — их конструкция позволяет уловить вторичные частицы.
Работники LAMBDA разработали для этих нужд алгоритм, который использует свёрточные нейронные сети, которые в свою очередь подключаются к камере телефона и регистрируют мюоны. Участники эксперимента должны будут установить специальное приложение на телефон, а потом оставить его на ночь камерой вниз, чтобы на нее не попадал случайный свет. Затем приложение будет сканировать полученные изображения и отсылать на сервер, где алгоритм будет отсеивать их в несколько шагов. Ожидается, что нужный результат будут выдавать в среднем менее одного из 500 смартфонов. Но если приложение установят миллионы пользователей, то вполне можно будет что-то обнаружить. Записаться в добровольцы можно по ссылке.
Лучи сверхвысоких энергий
Главная цель проекта — получить достоверную информацию о мюонах, чтобы впоследствии точнее понимать, откуда приходят к нам космические лучи сверхвысоких энергий. Сама система с вовлечением простых энтузиастов без ученых степеней схожа с проектом изучения Кеплера, который предоставлял любителям астрономии информацию со знаменитого космического телескопа. В результате за первые два часа работы любители нашли 213 планет, а у ученых это заняло бы месяцы.
Космические лучи сверхвысоких энергий — это заряженные потоки частиц, которые прилетают к нам из космоса. Сверхвысокие энергии начинаются от 1018 эВ (электронвольт, несистемная единица), на Земле таких энергий нет и в помине. Для сравнения: в самом мощном ускорителе земли, большом адронном коллайдере (LHC), энергия частиц равна примерно 1014 эВ.
Главный вопрос: откуда берутся такие чудовищные заряды? Очевидно, что в недрах звезд и черных дыр ускорение несколько другое, чем на LHC, и благодаря более точному обнаружению продуктов распада этих сверх энергетических лучей, можно будет детальнее изучить их природу.
