Kosmické částice prolétávají vaším tělem právě teď. Vědci se snaží zachytit je pomocí krabičky za sto dolarů
Zastavili jste se někdy nad noční oblohou a zamysleli se nad tím, co všechno na nás prší z těch vzdálených, bouřlivých míst ve vesmíru? Překvapení: mnohem víc, než byste čekali.
Tady je něco, co mě fakt dostává. Právě teď, zatímco tohle čtete, tisíce malinkých částeček z vesmíru prolétávají vaším tělem. Nevidíte je, necítíte je, neslyšíte je. Prostě jsou tady a tiše pronikají vším.
Těmto částicím říkáme miony. Vznikají, když kosmické záření — superrychlé částice vystřelené ze supernov a jiných kosmických katastrof — narazí do atomů vysoko v zemské atmosféře. Vzniklá sprška obsahuje miony, které dokážou prolétnout atmosférou, zdmi, skálou, a ano, i vámi, aniž by cokoliv poškodily.
Docela šílené, co?
Problém s neviditelným
Vědci o mionech vědí už desítky let. Dokonce je využívají v docela fascinujících aplikacích. V roce 2016 třeba badatelé pomocí detekce mionů objevili skrytou chodbu uvnitř Velké pyramidy v Gíze. Ano, našli tajný prostor v jednom ze starověkých divů světa — a použili k tomu částice z vesmíru.
Ale tady je háček. Běžné detektory mionů... no, řekněme, že nejsou zrovna user-friendly. Mluvíme o regálech elektroniky velkých jako menší knihovna, s vážnou cenovkou a potřebou specialisty na obsluhu.
To přináší dva zásadní problémy:
- Výzkumníci jsou omezení v tom, jaké experimenty můžou provádět
- Studenti se s touto fascinující fyzikou téměř nikdy nesetkají na vlastní kůži
Těžko se nadchnout pro fyziku částic, když přístroje vypadají jako ze 80. let.
CosmicWatch: Malý detektor s velkým dopadem
Do toho vstupuje Spencer Axani, profesor fyziky na Univerzitě v Delaware, který se rozhodl změnit pravidla hry.
Axani a jeho tým vyvinuli CosmicWatch — detektor mionů zhruba ve velikosti krabičky od sušenek. A tady přichází to podstatné: stojí asi sto dolarů postavit.
Zařízení je krásně jednoduché. Blikne a počítá pokaždé, když jím projde mion. Data můžete uložit a analyzovat později. Je přenosný, cenově dostupný a úplně změnil pravidla hry.
„Detektory CosmicWatch nám umožňují dělat mnohem víc fyziky za dramaticky nižší náklady, v kompaktní a přenosné podobě. Otevíráme dveře novým experimentům i popularizačním aktivitám." — Spencer Axani
Od Antarktidy do učebny
Příběh je ještě lepší. Axani vytvořil CosmicWatch poprvé v roce 2017, když byl doktorand na MIT. Jeho původní cíl? Postavit kompaktní detektor pro observatoř IceCube na Antarktidě — tu obří podzemní neutrinovou observatoř schovanou pod kilometrem ledu.
Technologie se od té doby vyvíjela. Axani si uvědomil, že stejné principy můžou zpřístupnit fyziku částic úplně všem — od středoškoláků po nadšené amatéry.
Teď studenty na Univerzitě v Delaware sami sestavují tyto detektory. Učí se o rychlé elektronice, navrhují vlastní experimenty a doopravdy „vidí" kosmické částice v reálném čase. Jak cool je tohle?
Proč je to důležitější, než si myslíte
Vím, co možná říkáte. „Hezké, ale proč bych měl/a dbát?"
Tady je důvod: miony nám můžou prozradit něco o nejsilnějších událostech ve vesmíru — supernovách, záblescích gama záření, blazarech. Měřením mionů vědci zjišťují vlastnosti původního kosmického záření, včetně jeho energie, hmotnosti a odkud přiletělo.
A ještě něco — miony pomohly potvrdit Einsteinovu speciální teorii relativity! Zpátky v 40. letech měření těchto částic poskytla jeden z prvních experimentálních důkazů relativity. Není špatné pro něco, co nevidíte.
Co dál s CosmicWatch?
Nejnovější verze (CosmicWatch 3.0) nedávno vyšla a je schopnější než kdy dřív. Nový detektor umí monitorovat okolí, zvládnout vysoké úrovně radiace a sbírat data rychleji.
Výzkumníci teď používají CosmicWatch v seriózních experimentech. Kalibrují s ním velkoškálové detektory temné hmoty a hledají tajemné částice, které by mohly temnou hmotu tvořit.
A tady to začíná být opravdu vzrušující: vědci pracují na verzi, která by měřila kosmické záření na raketách a kosmických lodích. Představte si, co všechno bychom mohli objevit s levným, přenosným detektorem částic poletujícím vesmírem!
Co z toho plyne?
Tady je to, co mě na tomhle příběhu fascinuje. Desítky let byl výzkum kosmických částic uzamčen za drahým vybavením a specializovanými znalostmi. Teď zařízení za sto dolarů, menší než krabička od cereálií, demokratizuje fyziku způsobem, jaký jsme tu ještě neviděli.
Další velký objev o našem vesmíru možná přijde od středoškoláka s CosmicWatch v garáži. A upřímně? Nechystal bych se proti tomu sázet.