Yötaivas sataa sinun lävitsesi — koko ajan
Oletko koskaan katsonut yötaivasta ja miettinyt, mitä kaikkea tuolla kaukana räjähtelevästä maailmankaikkeudesta tipahtaa meidän päällemme? Vastaus: paljon enemmän kuin arvaisit.
Se hetki kun tajuat olevasi läpikuultava
Tässä jotain, mikä vie hiljaiseksi. Juuri nyt, kun luet tätä, tuhansia pienen pieniä hiukkasia lentää sinun kehossasi. Et näe niitä. Et tunne niitä. Et kuule niitä. Ne vain... ovat siellä. Hiljaa sujahtaen kaiken läpi.
Nämä hiukkaset ovat myoneita. Niitä syntyy, kun kosmiset säteet — supernovien ja muiden avaruuden räjähdysten sylkäisemät energiset hiukkaset — törmäävät yläilmakehän atomeihin. Syntynyt hiukkasrykelmä sisältää myoneja, jotka pystyvät kulkemaan ilmakehän, seinien, kivien ja myös sinun itsesi läpi aiheuttamatta mitään vahinkoa.
Aika hurjaa, eikö?
Kun näkymätön pitää kaivella esiin
Tiedemiehet ovat tienneet myoneista jo vuosikymmeniä. Ja he ovat käyttäneet niitä todella siistissä sovelluksessa — vaikkapa vuonna 2016, kun tutkijat löysivät muonitutkatekniikalla piilotetun käytävän Egyptin Suuren pyramidin sisältä. Aivan oikein. Löysimme salaisen huoneen yhdestä maailman vanhimmista ihmeistä käyttämällä avaruudesta tulevia hiukkasia.
Mutta on yksi mutta. Perinteiset muonitunnistimet eivät ole... no, sanotaan näin: ne eivät ole kovin käyttäjäystävällisiä. Puhumme pienestä kirjahyllystä kokoisista elektroniikkaräkkeistä, jotka maksavat sievoisen summan ja vaativat vuosien osaamista.
Tämä tarkoittaa kahta isoa ongelmaa:
- Tutkijat ovat rajoitettuja siinä, minkälaisia kokeita he voivat tehdä
- Opiskelijat eivät juurikaan pääse kokeilemaan tätä jännittävää fysiikkaa käytännössä
On vaikea innostua hiukkasfysiikasta, kun laitteet näyttävät siltä kuin ne olisi viety suoraan 1980-luvun tietokonehuoneesta.
CosmicWatch: Se pieni kapine, joka muutti kaiken
Sitten astuu kuvaan Spencer Axani, Delawaren yliopiston fysiikan professori, joka päätti kääntää kaiken päälaelleen.
Axani ja hänen tiiminsä kehittivät CosmicWatchin — muonitunnistimen, joka on suunnilleen nyrkin kokoinen. Ja tässä juttu: sen saa rakennettua noin sadalla eurolla.
Laite on yksinkertaisuudessaan kaunis. Se välähdyttää ja laskee aina kun myoni menee sen läpi. Voit tallentaa tiedot ja analysoida ne myöhemmin. Se on kannettava, edullinen ja on ollut täydellinen pelinmuuttaja.
"CosmicWatch-tunnistimet mahdollistavat paljon enemmän fysiikkaa huomattavasti pienemmillä kustannuksilla, kompaktissa ja kannettavassa muodossa, avaten oven monenlaisille uusille kokeille ja tiedeviestintäprojekteille." — Spencer Axani
Etelämantereelta luokkahuoneeseen
Tarina paranee entisestään. Axani loi CosmicWatchin alun perin vuonna 2017 ollessaan jatko-opiskelija MIT:ssä. Alkuperäinen tavoite? Rakentaa kompakti tunnistin Etelämantereen IceCube-observatorioa varten — se massiivinen, jääkäärin peitetty neutriinotunnistin, joka sijaitsee kilometrin jään alla.
Teknologia kehittyi siitä eteenpäin. Axani tajusi, että samat periaatteet voisivat tehdä hiukkasfysiikasta kaikkien saavutettavaa — lukiolaisista harrastetutkijoihin.
Nykyään Delawaren yliopiston opiskelijat kokoavat nämä tunnistimet itse. He oppivat nopeista elektroniikoista, suunnittelevat omia kokeitaan ja pääsevät actually näkemään avaruushiukkaset reaaliajassa. Kuinka siistinä sen otatkaan?
Miksi tällä on väliä — oikeasti
Nyt tiedän mitä saatat ajatella. "Hienoa, mutta miksi minun pitäisi välittää?"
Tässä syy, miksi tällä on oikeasti merkitystä: myonit voivat kertoa universumin voimakkaimmista tapahtumista — supernovista, gammasädepurkauksista, blasaareista. Mittaamalla myoneja tutkijat voivat selvittää alkuperäisen kosmisen säteilyn ominaisuuksia, mukaan lukien sen energian, massan ja lähteen.
Ja tämä: myonit auttoivat vahvistamaan Einsteinin erityisen suhteellisuusteorian! 1940-luvulla näiden hiukkasten mittaukset olivat yksi suhteellisuusteorian ensimmäisistä kokeellisista todisteista. Ei hassummin sellaisesta, jota ei edes näe.
Mitä seuraavaksi?
Uusin versio (CosmicWatch 3.0) julkaistiin hiljattain, ja se on aiempaa kyvykkäämpi. Uusi tunnistin pystyy seuraamaan ympäristöään, kestämään korkeita säteilytasoja ja keräämään dataa nopeammin.
Tutkijat käyttävät nyt CosmicWatchia myös vakavissaan kokeissa. Sitä hyödynnetään suurten pimeän aineen tunnistimien kalibrointiin ja jopa pimeän aineen mahdollisten hiukkasten etsintäkokeissa.
Ja tässä kohtaa alkaa olla oikeasti jännittävää: tutkijat työstävät versiota, joka voisi mitata kosmisia säteitä raketeissa ja avaruusaluksissa. Kuvittele, mitä voisimme löytää edullisella, kannettavalla hiukkastunnistimella, joka leijailee avaruudessa!
Mistä tässä oikeastaan on kyse?
Tämä tarina saa minut miettimään. Vuosikymmenien ajan avaruushiukkasten tutkiminen oli lukittu kalliin kaluston ja erikoisosaamisen taakse. Nyt satasen kapine, pienempi kuin murokippo, demokratisoi fysiikkaa tavalla, jota emme ole ennen nähneet.
Seuraava suuri löytö maailmankaikkeudesta saattaa tulla lukiolaisesta, jolla on CosmicWatch autotallissaan. Ja rehellisesti? En veikkaisi sitä vastaan.