Устройството улавя мюоните от атмосферни каскади и е подходящо дори за училищни лаборатории.

Космическите частици преминават през земната атмосфера всеки ден и обикновено се улавят от огромни и скъпи машини. Но физикът от Университета на Делауеър Спенсър Аксани е измислил начин да направи този лов почти джобен: неговият детектор CosmicWatch се побира в ръката и всъщност позволява да се прави „космическа физика“ не само в големите лаборатории, но и в училищните клубове.

Източниците на тези частици се намират далеч отвъд Земята. Високоенергийните космически лъчи се раждат при най-екстремните събития във Вселената, като избухвания на гама лъчи и експлозии на свръхнови. Когато тези лъчи се сблъскват с атомите в горните слоеве на атмосферата, се получава каскада от вторични частици. CosmicWatch се занимава с една от тях – мюоните.Всеки път, когато мюон премине през устройството, то излъчва светлинен сигнал и записва събитието.

Основното в тази история е не само миниатюризацията, но и цената. Според университета устройството е сглобено от електронни компоненти на стойност около 100 долара. Самият детектор по размери е сравняван с малка кутия бисквити. Рядък случай науката да направи входния билет за „частичната“ физика толкова достъпен.

Първоначално Аксани е замислил CosmicWatch като евтин инструмент за обучение. Преносимият му формат обаче неочаквано го направи полезен и за реални международни експерименти в областта на астрофизиката. Според автора подобни детектори позволяват да се правят много повече измервания на много по-ниска цена, а тяхната компактност и преносимост откриват нови видове експерименти и формати за популяризиране на науката.

Мюоните са интересни не само като следа от космически катастрофи. Тъй като тези частици са в състояние да преминават през твърдите обекти почти без отклонение, те се използват и на Земята, за да „осветят“ скрити структури. Един известен пример датира от 2016 г.: с помощта на мюонни изображения учените откриха неизвестен досега коридор в Голямата пирамида в Гиза.

Обикновено мюонните детектори изглеждат по много различен начин. Те са големи и скъпи системи, поради което почти винаги остават в университетите и изследователските центрове. Аксани отбелязва в съобщение на университета, че в типична учебна лаборатория за такива измервания се използва стелаж за електроника с размерите на малка книжна лавица.

Проектът започва през 2017 г., когато Аксани е аспирант в Масачузетския технологичен институт и иска да създаде малък и маломощен мюонен детектор за обсерваторията IceCube в Антарктида. Когато става ясно, че устройството може да бъде направено много евтино, идеята прераства в образователна инициатива. След като се премества в Университета на Делауеър през 2022 г., той продължава да усъвършенства устройството и наскоро представи трета версия, заедно със статия, описваща актуализациите, в Journal of Instrumentation. Съобщава се, че новата версия събира данните по-бързо, може да следи параметрите на околната среда и да издържа на високи нива на радиация.

Най-амбициозното направление сега е свързано с измерването не на вторичните, а на първичните космически лъчи. Разработката се адаптира за инсталиране на ракети и космически кораби. Аксани казва, че от началото на проекта вече са сглобени хиляди такива детектори, и се надява, че това ще стане основа за глобална „гражданска наука“, която да помогне за по-доброто разбиране на това, което се случва в най-суровите кътчета на космоса.