Urządzenie wielkości pudełka po krakersach o nazwie CosmicWatch powstało w laboratoriach University of Delaware. Jego zadaniem jest wykrywanie mionów – cząstek wtórnych, które bombardują Ziemię, gdy promienie kosmiczne zderzają się z atmosferą. Całość komponentów potrzebnych do jego zbudowania to wydatek rzędu 100 dolarów. Gdy przez detektor przelatuje mion, urządzenie miga i rejestruje dane, które później można pobrać na komputer w celu analizy. Ta prostota jest jego największą siłą.
Od narzędzia edukacyjnego do prawdziwej nauki
Pomysłodawcą projektu jest Spencer Axani, profesor fizyki, który stworzył pierwszy prototyp CosmicWatch w 2017 roku jeszcze jako doktorant na MIT. Jego początkowym zamysłem było danie studentom praktycznego dostępu do fizyki cząstek bez konieczności ustawiania się w kolejce do wielkiej, skomplikowanej aparatury. Szybko jednak okazało się, że potencjał małego detektora wykracza daleko poza mury uczelni.
Czytaj także: Bozon Higgsa rozpada się na miony. Nowe dane z CERN wzmacniają podstawy Modelu Standardowego
Trzecia, zaktualizowana wersja urządzenia, opisana w czasopiśmie Journal of Instrumentation w październiku 2025 roku, przyniosła istotne usprawnienia. Detektor jest teraz bardziej wytrzymały, może pracować w środowisku o podwyższonym promieniowaniu i zbiera dane znacznie szybciej. Te cechy sprawiły, że CosmicWatch zaczął być używany do kalibracji dużo większych i droższych instalacji badawczych. Współpracuje już z eksperymentem NuDot na University of Delaware oraz detektorem ciemnej materii Coherent CAPTAIN-Mills w Los Alamos.
Studenci budują prawdziwe narzędzia badawcze
Nauczyciele akademiccy, tacy jak Natasha Holmes, która używa CosmicWatch w swoich zajęciach, zauważają wyraźną zmianę w postawie studentów. Młodzi ludzie nie tylko uczą się podstaw kodowania, ale także naprawiają uszkodzone urządzenia i dyskutują o ostrożnym obchodzeniu się ze sprzętem. To doświadczenie dalekie od schematycznych ćwiczeń w typowym laboratorium fizyki. Niektórzy studenci po takich zajęciach stwierdzają wprost, że po raz pierwszy czują, że zajmują się prawdziwą nauką.
Zaangażowanie bywa jeszcze głębsze. Musarate Shams, doktorant inżynierii i nauki kwantowej, do swojego egzemplarza CosmicWatch dodał czujniki temperatury i ciśnienia. Jego zmodyfikowane urządzenie w maju 2025 roku poleciało na balonie wysokogórskim na wysokość około 30 kilometrów, na samą granicę kosmosu, by badać promienie kosmiczne w górnych warstwach atmosfery. Możliwość zbudowania w akademickim laboratorium w ciągu kilku dni czegoś, co rejestruje cząstki z odległych zakątków galaktyki, naprawdę robi wrażenie i pokazuje nowy kierunek dla edukacji technicznej.
Od piramid po satelity
Miony, które wykrywa CosmicWatch, mają już całkiem bogatą historię zastosowań. W 2016 roku technologia śledzenia mionów pomogła odkryć nieznany wcześniej korytarz w Wielkiej Piramidzie w Gizie, ponieważ cząstki te mogą przenikać przez grube warstwy materiału, niedostępne dla innych metod obrazowania. Naukowcy badają je także, by lepiej zrozumieć najbardziej ekstremalne zjawiska we wszechświecie, jak supernowe czy rozbłyski gamma. Co ciekawe, pomiary strumienia mionów dostarczyły jednego z pierwszych eksperymentalnych potwierdzeń szczególnej teorii względności Einsteina już w latach 40. ubiegłego wieku.
Axani szacuje, że od 2017 roku na świecie zbudowano już tysiące tych detektorów. Jego kolejnym pomysłem jest globalny projekt nauki obywatelskiej, w ramach którego ludzie z różnych zakątków globu monitorowaliby natężenie strumienia mionów i przesyłali dane do wspólnej internetowej bazy. Taka sieć mogłaby dostarczyć unikalnych informacji o zmianach w kosmicznym promieniowaniu na skalę całej planety.
Czytaj także: Zapanowali nad mionami w wyjątkowy sposób. To jedne z najbardziej zagadkowych cząstek
Równolegle trwają prace nad wersją detektora przystosowaną do pracy na rakietach i satelitach. Taki system mógłby uczynić konstelacje satelitarne bardziej autonomicznymi, na przykład poprzez ostrzeganie ich przed groźnymi rozbłyskami słonecznymi, co pozwoliłoby na czasowe wyłączenie wrażliwej elektroniki i uniknięcie uszkodzeń.
Projekt, który narodził się jako skromne narzędzie dydaktyczne, ewoluował w kierunku zaskakująco różnorodnych zastosowań. Jego prawdziwą wartość widać nie w obietnicy zastąpienia wielkich akceleratorów, ale w demokratyzacji dostępu do zaawansowanych metod badawczych. Otwiera to drzwi nie tylko dla studentów, ale także dla zupełnie nowych pomysłów na eksperymenty, które wcześniej były zbyt kosztowne lub logistycznie zbyt skomplikowane. To przypomina, że czasem największy postęp w nauce zaczyna się od uproszczenia i umożliwienia udziału większej liczbie ciekawych świata osób.