Космическите частици, които преминават през тялото ти точно в този момент
Сигурно си се чудил какво всъщност вали върху ни от всички онези далечни, буйни събития в Космоса? Е, вали доста повече, отколкото си представяш.
Нещо, което ме впечатлява истински: в момента, в който четеш това, хиляди миниатюрни частици от пространството преминават през тялото ти. Не ги виждаш, не ги усещаш, не ги чуваш. Просто са си там и си преминават спокойно през всичко.
Тези частици се наричат мюони и се раждат, когато космически лъчи — изключително енергийни частици, изстреляни от свръхнови и други космически катастрофи — се блъснат в атоми високо в земната атмосфера. Полученото "частично дъждовно вълнение" включва мюони, които могат да преминат през атмосферата, през стени, през скали и да, през теб, без да причинят абсолютно никаква вреда.
Готино, нали?
Проблемът с неуловимото
Учените знаят за мюоните от десетилетия. Дори са ги използвали за доста впечатляващи неща — например през 2016 г. изследователи откриха скрита стая в Голямата пирамида в Гиза благодарение на технология за засичане на мюони. Да, прочетохте правилно — открихме тайна стая в едно от древните чудеса на света с помощта на частици от Космоса.
Но ето къде е уловката. Стандартните детектори за мюони са... да кажем, не точно удобни за ползване. Става дума за цялостна електроника с размерите на малка библиотека, сериозна цена и нужда от сериозни познания за работа.
Това означава две големи проблема:
- Учените са ограничени в типовете експерименти, които могат да проведат
- Студентите рядко получават практически опит с тази вълнуваща физика
Трудно е да се запалиш по физиката на частиците, когато оборудването изглежда като от компютърна зала от 80-те.
Запознай се с CosmicWatch: Малкият детектор, който променя играта
На сцената излиза Спенсър Аксани, професор по физика в Университета на Делауеър, който решава да обърне ситуацията.
Аксани и екипът му създават CosmicWatch — детектор за мюони с размерите на кутия с бисквити. И най-хубавото: струва около 100 долара.
Устройството е прекрасно просто. Мига и брои всеки път, когато мюон премине през него. Можеш да съхраниш данните и да ги анализираш по-късно. Преносимо е, достъпно е и напълно промени правилата на играта.
„Детекторите CosmicWatch ни позволяват да правим много повече физика на драстично по-ниска цена, в компактна и преносима форма, отваряйки вратата към много нови видове експерименти и възможности за популяризиране на науката." — Спенсър Аксани
От Антарктида до класната стая
Историята става още по-хубава. Аксани създава CosmicWatch за първи път през 2017 г., когато е докторант в MIT. Първоначалната му цел? Да построи компактен детектор за обсерваторията IceCube в Антарктида — онази масивна подземна неутринна обсерватория, заровена под километър лед.
Технологията се развива оттам. Аксани осъзнава, че същите принципи могат да направят физиката на частиците достъпна за всички — от ученици в гимназията до любители на науката.
Сега студентите в Университета на Делауеър сглобяват тези детектори сами. Учат се за бърза електроника, проектират собствени експерименти и наистина „виждат" космически частици в реално време. Колко готино е това?
Защо това има значение повече, отколкото си мислиш
Знам какво може би си мислиш. „Яко, но защо да ме е грижа?"
Ето защо всъщност има значение: мюоните могат да ни разкажат за най-мощните събития в universeта — свръхнови, гама-всплески, блазари. Като измерват мюони, учените могат да определят свойствата на оригиналния космически лъч, включително неговата енергия, маса и откъде идва.
И нещо повече — мюоните всъщност помогнаха да се потвърди теорията на Айнщайн за специалната относителност! Още в края на 40-те години измерванията на тези частици предоставиха едно от първите експериментални доказателства за относителността. Не е зле за нещо, което дори не можеш да видиш.
Какво следва за CosmicWatch?
Последната версия (CosmicWatch 3.0) току-що излезе и е по-способна от всякога. Новият детектор може да наблюдава заобикалящата го среда, да се справя с високи нива на радиация и да събира данни по-бързо.
Изследователите вече използват CosmicWatch и в сериозни експерименти. Помага за калибриране на големи детектори за тъмна материя и дори в експерименти, търсещи мистериозните частици, които може би съставляват тъмната материя.
И ето къде става наистина вълнуващо: учени работят върху версия, която да измерва космически лъчи на борда на ракети и космически кораби. Представи си какво може да открием с достъпен, преносим детектор на частици, плуващ през Космоса!
Какво е поуката?
Това, което ме впечатлява в тази история. Десетилетия наред изучаването на космически частици беше заключено зад скъпо оборудване и специализирани знания. Сега устройство за 100 долара, по-малко от кутия за зърнени закуски, демократизира физиката по начин, който не сме виждали досега.
Следващото голямо откритие за нашата universeа може да дойде от ученик в гимназията с CosmicWatch в гаража си. И честно? Няма да залагам срещу това.