Fisico trasforma gli smartphone in rivelatori di raggi cosmici tascabili

Fisico trasforma gli smartphone in rivelatori di raggi cosmici tascabili


Sommario:
Una nuova applicazione per smartphone può essenzialmente trasformare i telefoni Android in rivelatori di raggi cosmici da tasca. L'applicazione, DECO, utilizza la fotocamera del telefono per catturare la luce prodotta dalle energetiche particelle subatomiche e registrarne i dati.


Allegato 8634
Un’immagine dello schermo dell’app DECO che visualizza i dati in azione, compreso il numero di eventi cosmici registrati.
Credit: Justin Vandenbroucke


Ben presto, la crescente capacità del vostro smartphone potrebbe essere sfruttata per rilevare i raggi cosmici più o meno allo stesso modo degli osservatori di fascia alta multimilionari.
Con la semplice aggiunta di una app i telefoni Android, e probabilmente altre marche di smartphone in un futuro non troppo lontano, possono essere trasformati in rivelatori per catturare la luce prodotta dalle particelle create quando i raggi cosmici cadono nell'atmosfera terrestre.
"L’applicazione fondamentalmente trasforma il telefono in un rilevatore di particelle ad alta energia", spiega Justin Vandenbroucke, professore di fisica alla University of Wisconsin-Madison ed assistente e ricercatore presso il Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center (WIPAC). "L’app utilizza gli stessi principi dei grandi esperimenti."
I raggi cosmici sono particelle energetiche subatomiche create, secondo gli scienziati, in acceleratori cosmici naturali come i buchi neri e stelle che esplodono. Quando le particelle si schiantano nell'atmosfera terrestre, creano una pioggia di particelle secondarie dette muoni.
Le telecamere degli smartphone utilizzano chip di silicio che funzionano attraverso quello che viene definito ”effetto fotoelettrico”, in cui le particelle di luce, o fotoni, colpiscono una superficie di silicio e rilasciano una carica elettrica. Lo stesso vale per muoni. Quando un muone colpisce il semiconduttore che è alla base della fotocamera di uno smartphone, si libera una carica elettrica e si crea una firma nei pixel che possono essere registrati, memorizzati e analizzati.
I raggi cosmici provengono da oltre il nostro sistema solare e costantemente bombardano il nostro pianeta. La loro origine continuano a non essere ben compresa dagli astrofisici, visto che le particelle ad alta energia che compongono i raggi cosmici viaggiano attraverso grandi distanze e le loro traiettorie vengono piegate quando attraversano i campi magnetici che abbondano nello spazio interstellare. I raggi cosmici sono all'ordine del giorno e spesso mandano in confusione osservazioni astronomiche in cerca di altri fenomeni.
L'idea alla base del rivelatore di raggi cosmici da tasca è soprattutto educativo, osserva Vandenbroucke, che ha avviato il progetto da studente laureato presso la University of California di Berkeley, su suggerimento del compagno Kenny Jensen, che ha scritto una prima versione della app che alimenta il rivelatore di raggi cosmici su smartphone.
Il progetto, denominato DECO (ovvero Distributed Electronic Cosmic-ray Observatory), è sostenuto da finanziamenti della American Physical Society, nonché la Knight Foundation e dalla Fondazione Simon-Strauss. E 'stato aiutato nel semestre passato e durante l'estate dalle competenze del programmatore Matthew Plewa, neolaureato alla Janesville Craig High School e stagista allo WIPAC.
"Avevo lavorato nell'ambiente Android per un po' ed il passatempo si è trasformato in un lavoro", dice Plewa, che prevede di studiare ingegneria alla Iowa State University.
Per contribuire a trasformare DECO in una presenza educativa potente, il gruppo WIPAC di Vandenbroucke - tramite le sovvenzioni di QuarkNet, un programma nazionale di fisica delle particelle e di sviluppo professionale degli insegnanti - prevede di coinvolgere gli insegnanti delle scuole superiori nello sviluppo di materiali curricolari concernetti l'uso dello smartphone come rivelatore di raggi cosmici.
Per trasformare il vostro telefono in un rivelatore di raggi cosmici, Vandenbroucke spiega, è necessario scaricare l'applicazione e coprire l’obiettivo della fotocamera del telefono cellulare con del nastro adesivo. Il telefono può quindi essere posizionato con lo schermo verso l'alto un po' ovunque, anche in un cassetto della scrivania, dove i muoni possono penetrare la materia molto simile a raggi-X. (I rivelatori di muoni vengono utilizzati, ad esempio, per delineare caratteristiche geologiche nascoste e le strutture di interesse archeologico ancora sepolte.)
Lasciato in esecuzione il programma, un telefono inattivo può essere impostato per registrare le immagini, che vengono poi analizzate alla ricerca di eventi causati dalle particelle. DECO funziona prendendo un'immagine ogni due secondi. L'applicazione DECO analizza l’immagine e se un numero sufficiente di pixel si accendono, essa viene registrato come un evento. Tracce di particelle provenienti sia da raggi cosmici che dalla radioattività naturale ambientale possono essere registrate.
Gli eventi possono talvolta essere abbinati ai fenomeni cosmici rilevati da altri osservatori e da più sofisticati esperimenti. La piattaforma dell’applicazione DECO include anche una app che registra i dati e le informazioni sull'evento - tempo, luogo e osservazioni – e li invia a un database centrale.
Vandenbroucke ha convalidato il rivelatore di raggi cosmici da smartphone avviandolo e registrando i dati su voli di linea commerciale a lunga distanza. I muoni sono più facilmente rilevabili ad alta quota, così il fisico del Wisconsin ha collegato il rivelatore e lo ha acceso una volta che il volo ha raggiunto l'altitudine di crociera.
I rivelatori di raggi cosmici tascabili difficilmente supereranno i grandi rivelatori sofisticati che gli astrofisici usano, ma se abbastanza gente usasse cellulari inattivi o vecchi per catturare i muoni, il progetto avviato da Vandenbroucke potrebbe un giorno trasformarsi in un progetto significativo di "scienza dei cittadini".
"Sarebbe bello avere gli studenti e il pubblico interessato nella raccolta dei dati e nella comprensione delle particelle che ci circondano, cose che normalmente non hanno la possibilità di vedere", dice vandenbroucke.
Per saperne di più e scaricare l'applicazione, visitare il sito http://wipac.wisc.edu/learn.

Articolo originale QUI.

QUI e QUI per scaricare le app.