Небольшой прибор CosmicWatch позволяет фиксировать мюоны — невидимые частицы, которые постоянно проходят через Землю. Устройство разработал профессор физики Университета Делавэра Спенсер Аксани, а его стоимость составляет около 100 долларов. Как сообщает ScienceDaily, детектор уже используют школьники, студенты и профессиональные исследователи.
Мюоны возникают после столкновения космических лучей с атомами в верхних слоях атмосферы. Космические лучи связаны с чрезвычайно энергичными процессами, включая взрывы звезд и другие события за пределами Солнечной системы. Мюоны способны проходить через атмосферу и проникать под землю, а CosmicWatch подает световой сигнал и записывает результат каждый раз, когда такая частица проходит через прибор.
По размеру детектор сопоставим с коробкой для печенья, а собранные данные можно позднее скачать и изучить. Изначально Аксани создавал его как доступный способ познакомить учащихся с физикой частиц, однако разработка получила применение и в международных астрофизических исследованиях. «Детекторы CosmicWatch позволяют нам проводить гораздо больше физических исследований при значительно меньших затратах, в компактном и переносном формате, открывая путь к множеству новых экспериментов и просветительских возможностей», — сказал ученый.
Измерение мюонов помогает исследовать сверхновые, гамма-всплески и блазары, поскольку по этим частицам можно оценивать энергию, массу и направление исходного космического луча. В начале 1940-х годов наблюдения за потоком мюонов стали одним из первых экспериментальных подтверждений специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. Частицы также проходят через стены, горные породы и человеческое тело без повреждений, поэтому их используют для изучения скрытых объектов; в 2016 году мюонная технология помогла обнаружить неизвестный коридор в пирамиде Хеопса.
Проект появился в 2017 году, когда Аксани учился в аспирантуре Массачусетского технологического института. Сначала он рассчитывал создать компактный энергоэффективный мюонный детектор для антарктической обсерватории IceCube, где подобное устройство помогает отличать мюоны от нейтрино. После перехода в Университет Делавэра в 2022 году ученый продолжил работу и выпустил третью версию прибора, способную контролировать окружающие условия, выдерживать высокий уровень радиации и быстрее собирать данные.
Сейчас CosmicWatch применяют для калибровки крупных установок, в том числе в эксперименте NuDot Университета Делавэра и детекторе темной материи Coherent CAPTAIN-Mills в Лос-Аламосе. Разрабатывается и вариант для измерения первичных космических лучей на ракетах и космических аппаратах, а студенты используют приборы в собственных экспериментах. В мае один модифицированный детектор поднялся на воздушном шаре к высоте 100 тысяч футов, почти к границе космоса, что позволило изучить изменение потока космических лучей с высотой.