Цивилизация
У вас есть смартфон на базе Android и вы желаете помочь науке? Тогда превратите ваш гаджет в настоящий астрономический прибор и заставьте заниматься тем, что делают астрономы на обсерваториях стоимостью миллионы долларов, – регистрировать дошедшие до Земли частицы космических лучей.
Сделать для этого надо всего-ничего – заклеить камеру липкой лентой и установить на телефон специальное приложение.
«Приложение, по сути, делает из телефона детектор частиц высоких энергий, — рассказал Джастин Вандерброук, исследователь из Центра астрофизики элементарных частиц IceCube в штате Висконсин. — Тут используются принципы, применяющиеся на подобных крупных экспериментах». В состав космических лучей входят высокоэнергичные частицы, ускоренные до огромных скоростей в космических условиях.
Считается, что основными природными ускорителями таких частиц являются черные дыры с падающим на них веществом и взрывы сверхновых.
Космические лучи высоких энергий рождаются за пределами Солнечной системы и постоянно бомбардируют нашу планету. Перед тем как достигнуть Земли, частицы пролетают огромные расстояния, отклоняясь магнитными полями, существующими в межзвездной среде.
Достигая атмосферы Земли и сталкиваясь с молекулами воздуха, эти частицы вызывают так называемые широкие атмосферные ливни из вторичных субатомных частиц, называемых мюонами. Обычно ширина атмосферных ливней у Земли может достигать сотен и тысяч метров, а площадь – десятков квадратных километров,
поэтому для оценки характеристик изначальной частицы требует покрыть детекторами большую площадь.
Камеры современных смартфонов выполнены на основе кремниевых чипов и используют явление фотоэффекта: падающий на кристалл фотон света вышибает электрон, который затем снимается электродами и усиливается в электрический сигнал. То же самое происходит при попадании в камеру мюона из космического ливня: ударяя по полупроводнику, он высвобождает электрический заряд, который затем может быть учтен и проанализирован.
Идея проекта DECO (Distributed Electronic Cosmic-ray Observatory – распределенная электронная обсерватория космических лучей) носит образовательный характер.
Проект Ванденброук разработал вместе со своим одногруппником Кенни Дженсеном, с которым учился в Калифорнийском университете в Беркли.
«Я работал в экосистеме Android какое-то время, и это стало одним из тех хобби, которые смогли к чему-то привести», — считает разработчик приложения Мэтью Плева. Чтобы превратить телефон в датчик космических частиц, необходимо заклеить объектив его камеры сантехнической клейкой лентой и просто установить на нем приложение.
Телефон должен быть положен на ровную поверхность камерой вверх в любом месте, в том числе в ящике стола, поскольку мюоны, подобно рентгеновскому излучению, могут проникать через предметы.
Оставленный телефон принимается регистрировать изображения каждые две секунды в поисках событий прихода космических частиц. Приложение анализирует изображение, и, если оказывается, что освещенными оказалось достаточно много пикселей, система считает, что событие произошло.
DECO анализирует параметры события, место и время прихода частицы, затем отсылает эти данные в общий центр, где собирается информация от других смартфонов и крупных обсерваторий. Вандерброук с командой единомышленников уже опробовал проект на дальних авиарейсах – известно, что мюоны легче регистрируются на больших высотах над землей.
Конечно, карманные детекторы не могут составить конкуренцию серьезным астрономическим обсерваториям, однако если большое число людей станет использовать старые или «спящие» телефоны для регистрации мюонов, со временем аналогичные проекты могут вырасти еще в один пример «гражданской» науки. Скачать приложение для поиска мюонов можно на страничке разработчиков.