Badania

Zbadaj Wszechświat telefonem

Opublikowano: 20.06.2018

forum akademickie
Źródło: https://credo.science/

Gdy z otchłani kosmosu nadlatuje cząstka promieniowania o energii rzędu największych z obserwowanych we Wszechświecie, inicjuje w ziemskiej atmosferze spektakularne zjawisko – gigantyczną kaskadę cząstek wtórnych, nazywaną wielkim pękiem atmosferycznym. Po dotarciu do Ziemi, wywołana pojedynczą cząstką kaskada może pokryć powierzchnię nawet dużej aglomeracji. Skąd pochodzą pierwotne cząstki o tak ekstremalnych energiach? Czy świadczą o rozpadach cząstek ciemnej materii? A może zwiastują zupełnie nową fizykę?

W poszukiwaniach naukowych odpowiedzi na to czy inne pytania współczesnej fizyki może dziś pomóc każdy. Wystarczy na smartfonie wyposażonym w aparat fotograficzny zainstalować CREDO Detector, aplikację przygotowaną w ramach międzynarodowego projektu Cosmic-Ray Extremely Distributed Observatory (CREDO), zainicjowanego i koordynowanego przez zespół naukowców z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie. Nadzór nad utrzymaniem i rozbudową aplikacji sprawuje Politechnika Krakowska, za gromadzenie i przetwarzanie danych napływających z całego świata, nie tylko ze smartfonów, odpowiada Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET Akademii Górniczo-Hutniczej w Krakowie. CREDO Detector nie jest wprawdzie jedyną aplikacją do detekcji cząstek promieniowania kosmicznego czy radioaktywności lokalnej, ale to pierwszy program dostępny dla każdego. Ponadto, CREDO Detector jest częścią globalnego przedsięwzięcia naukowego poświęconego badaniu praw przyrody na fundamentalnym poziomie. Światowa premiera aplikacji odbyła się 17 maja podczas krakowskiego Festiwalu Nauki i Sztuki.

Współdziałając, tysiące i miliony smartfonów potencjalnie mogą utworzyć największy detektor cząstek promieniowania kosmicznego, obejmujący dosłownie całą planetę. Jak stać się jego częścią? Bezpłatną aplikację CREDO Detector na smartfony z systemem Android można pobrać z oficjalnego sklepu Google Play, z konta IFJ PAN. Po zainstalowaniu należy zarejestrować się w systemie CREDO. Trzeba podać dane kontaktowe, ponieważ każdy, kto przyczynia się do zbierania danych, ma prawo do współautorstwa publikacji naukowych powstałych w oparciu o nie. Użytkownik, który choć na chwilę uruchomi detekcję cząstek w CREDO Detector, ma prawo do członkostwa w międzynarodowej kolaboracji CREDO oraz do podpisywania jej publikacji swoim nazwiskiem.

CREDO Detector korzysta z detektora obrazu w aparacie fotograficznym smartfona. Jeśli aparat ma zasłonięty obiektyw, zarejestrowane zdjęcia powinny się składać z samych czarnych pikseli. Gdy ten warunek jest spełniony, CREDO Detector przystępuje do pracy. Jeśli przez detektor w smartfonie przejdzie cząstka wtórnego promieniowania kosmicznego, ewentualnie cząstka promieniowania lokalnego, pobudzi jego niektóre piksele. Na jednorodnie czarnym tle powinno się wtedy pojawić od kilku do kilkudziesięciu jaśniejszych pikseli, zlepionych w grupkę o mniej lub bardziej fantazyjnych kształtach, czasem bardziej kolistych, czasem rozciągniętych w linie. W ciągu doby można się spodziewać od jednej do nawet kilkuset detekcji.

Aplikacja CREDO Detector rejestruje obrazy wyłącznie wtedy, gdy obiektyw kamery jest przesłonięty, zatem z natury gwarantuje zachowanie prywatności użytkowników. Co więcej, to właściciel smartfona decyduje, kiedy aplikacja może monitorować kamerę.

Wpływ CREDO na żywotność baterii smartfona można ograniczyć do minimum. W ustawieniach wystarczy włączyć opcję uruchamiania detektora tylko wtedy, gdy smartfon jest podłączony do ładowarki, co najczęściej ma miejsce w nocy. Istnieje też możliwość zabezpieczenia się przed nadmiernym eksploatowaniem połączenia internetowego. Służy temu opcja wymuszająca transfer danych do serwera eksperymentu wyłącznie wtedy, gdy smartfon jest podłączony do internetu przez sieć bezprzewodową.

Oprogramowanie projektu CREDO, w tym aplikacja CREDO Detector, będzie udostępnione dla każdego na licencji MIT, co oznacza, że może być rozwijane i używane w innych projektach naukowych, szkolnych, a nawet komercyjnych.

Ogromny potencjał naukowy projektu CREDO kryje się w możliwości zaobserwowania korelacji czasowych i/lub przestrzennych między zdarzeniami rejestrowanymi przez różne, nawet odległe od siebie detektory, w tym smartfony. Gdyby udało się wychwycić takie korelacje, prawdopodobnie zdobylibyśmy nowe informacje nie tylko o zdarzeniach zachodzących z udziałem ekstremalnie energetycznych cząstek zwykłej materii, ale być może również o właściwościach cząstek ciemnej materii, naturze kwantowej grawitacji, a potencjalnie nawet o najgłębszej strukturze czasoprzestrzeni. Może to dzięki CREDO uda się ustalić, czy nasza czasoprzestrzeń jest cyfrowa?

–Dane ze smartfonów rozproszonych na wszystkich kontynentach mają szansę zrewolucjonizować nie tylko fizykę teoretyczną, ale także dziedziny znacznie bliższe naszej codzienności – uważa dr hab. Piotr Homola z IFJ PAN.

Cząstki nadlatujące z kosmosu są bardzo czułe na zmiany pola geomagnetycznego, a te, jak się wydaje, mogą towarzyszyć m.in. pływom ciekłego żelaza we wnętrzu Ziemi, potencjalnie generującym zjawiska sejsmiczne. Gdyby CREDO potwierdziło zależność między zmianami w częstotliwości rejestracji cząstek wtórnego promieniowania kosmicznego a trzęsieniami ziemi, być może moglibyśmy przewidywać te ostatnie, na dodatek z wyprzedzeniem dającym szansę na ratowanie ludzkiego życia. Z kolei w obrębie medycyny rozważa się m.in. hipotezę o możliwych korelacjach rozkładów geograficznych zachorowań na niektóre choroby o nieznanej etiologii, takie jak stwardnienie rozsiane, z rozkładem intensywności promieniowania kosmicznego przy powierzchni Ziemi. Rozproszona infrastruktura CREDO byłaby dobrym narzędziem badawczym pozwalającym potwierdzić lub obalić tę hipotezę.

CREDO powstało z myślą o stworzeniu globalnej infrastruktury, za pomocą której będzie można realizować wiele wyspecjalizowanych eksperymentów. Pierwszy z nich, Quantum Gravity Previewer – czyli Podglądacz Kwantowej Grawitacji – został uruchomiony 17 maja. Naukowcy sądzą, że już jesienią powstanie pierwszy raport naukowy.

Projekt CREDO jest współfinansowany przez rządy Czech, Węgier, Polski i Słowacji poprzez program Visegrad Grants w ramach International Visegrad Fund (IVF).

JK

(Źródło: IFJ PAN)


PARTNERZY

forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie
forum akademickie