Κυνηγοί κοσμικών ακτίνων ζητούν το κινητό σας

Το κινητό τηλέφωνό σας θα μπορούσε να γίνει μέρος του μεγαλύτερου τηλεσκοπίου στον κόσμο. Οι υπεύθυνοι ερευνητικού προγράμματος στις ΗΠΑ δημιούργησαν ένα app που μετατρέπει την κάμερα του κινητού σε ανιχνευτή κοσμικών ακτίνων -σωματιδίων μυστηριώδους προέλευσης που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα με ασύλληπτη ταχύτητα, ταχύτητα που θα έκανε τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων να ντρέπεται.

Ο όρος κοσμικές ακτίνες είναι μάλλον ατυχής, αφού στην πραγματικότητα δεν πρόκειται για ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως το φως ή οι ακτίνες Χ, αλλά για πρωτόνια και πυρήνες ατόμων που φτάνουν στη Γη από το διαστρικό χώρο.

Από την ανακάλυψη των κοσμικών ακτίνων στις αρχές του 20ού αιώνα, η προέλευσή τους παραμένει άγνωστη. Είναι ωστόσο πιθανό κάποια από αυτά τα σωματίδια να προέρχονται από εκρήξεις σουπερνόβα ή από υλικό που περιδινίζεται βίαια πριν πέσει σε μια μαύρη τρύπα.

Τα σωματίδια των κοσμικών ακτίνων έχουν ενέργεια που θα μπορούσε να φτάσει τα 3 × 1020 eV (ηλεκτρονιοβόλτ), περίπου 40 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη εν συγκρίσει με την ενέργεια των πρωτονίων που κινούνται στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN.

Αυτό σημαίνει ότι ένα μικροσκοπικό σωματίδιο θα μπορούσε να μεταφέρει την κινητική ενέργεια μιας μπάλας του μπέιζμπολ που κινείται με ταχύτητα 95 χιλιομέτρων την ώρα.

Με το που εισέρχονται στην ατμόσφαιρα, κοσμικές ακτίνες συγκρούονται με μόρια του αέρα και δημιουργούν μια βροχή άλλων σωματιδίων, κυρίως φωτονίων και μυονίων. «Ολόκληρα τετραγωνικά χιλιόμετρα [στο έδαφος] λούζονται από αυτά τα σωματίδια για λίγα χιλιοστά του δευτερολέπτου» λέει ο Ντάνιελ Ουάιτσον, υπεύθυνος του ερευνητικού προγράμματος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Άιρβινγκ.

Παρά τη σύντομη διάρκειά της, η βροχή φωτονίων θα μπορούσε να καταγραφεί από τις κάμερες των κινητών τηλεφώνων. Οι αισθητήρες CCD (συσκευές συζευγμένου φορτίου) που υπάρχουν σε αυτές τις κάμερες βασίζονται εξάλλου στις ίδιες αρχές με τους ανιχνευτές σωματιδίων του CERN.

Το εντυπωσιακό είναι ότι τα φωτόνια υψηλής ενέργειας που παράγονται από την πρόσκρουση κοσμικών ακτίνων στην ατμόσφαιρα διαπερνούν τοίχους και μπορούν να καταγραφούν από την κάμερα του κινητού ως στιγμιαίες λάμψεις σε μεμονωμένα εικονοστοιχεία (pixel), ακόμα και αν ο φακός της κάμερας είναι καλυμμένος.

Η νέα εφαρμογή, με την ονομασία Crayfis, επιτρέπει στους ερευνητές να καταγράφουν συγκρούσεις κοσμικών ακτίνων σε ολόκληρο τον κόσμο -είναι σαν να έχουν στη διάθεσή τους έναν ανιχνευτή κοσμικών ακτίνων που εκτείνεται σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Το app, διαθέσιμο για συσκευές Android και iOS, συλλέγει δεδομένα μόνο όταν το τηλέφωνο δεν χρησιμοποιείται και παραμένει συνδεδεμένο στην πρίζα, ώστε να μην εξαντλεί τη μπαταρία.

Το μόνο που έχει να κάνει ο χρήστης είναι να ακουμπήσει τη συσκευή στο τραπέζι ή σε κάποια άλλη επιφάνεια με την κάμερα προς τα κάτω για να μην μπαίνει φως. Η κάμερα λαμβάνει συνεχώς εικόνες, τις οποίες αναλύει το λογισμικό του app αναζητώντας μικροσκοπικές λάμψεις.

Τα δεδομένα μεταδίδονται στους διακομιστές των ερευνητών μέσω Wi-Fi.

Και όποιος χρήστης της εφαρμογής είναι αρκετά τυχερός για να καταγράψει ένα συμβάν κοσμικών ακτίνων, οι ερευνητές υπόσχονται να περιλάβουν το όνομά του στη συγγραφική ομάδα της σχετικής επιστημονικής δημοσίευσης.

Μια άλλη, δευτερεύουσα λειτουργία του Crayfis είναι ότι θα μπορούσε να υπολογίζει τα επίπεδα ραδιενέργειας από ραδιενεργά υλικά που υπάρχουν στο περιβάλλον, όπως το ραδόνιο. Χρησιμεύει έτσι και ως συναγερμός για επικίνδυνα επίπεδα ακτινοβολίας.

Η μελέτη για την ανάπτυξη του Crayfis έχει αναρτηθεί στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv και είναι διαθέσιμη εδώ.

Βαγγέλης Πρατικάκης