Otra tarea para tu smartphone: buscar rayos cósmicos ultraenergéticos

CRAYFIS propone usar una red de telefonía móvil para detectar rayos cósmicos ultraenergéticos. /Pxhere

Investigadores del Laboratorio de Métodos para Big Data (LAMBDA), de la Escuela Superior de Economía han mejorado su método para analizar rayos cósmicos ultraenergéticos (UHECR) con el uso de teléfonos móviles. El trabajo se llevó a cabo como parte del experimento CRAYFIS y los resultados se presentaron en la 22ª Conferencia Internacional de Computación en Alta Energía y Física Nuclear.

Los rayos cósmicos entran constantemente a la atmósfera de la tierra. Entre ellos se encuentran los rayos cósmicos ultraenergéticos (rayos con una energía de más de 1018 eV), cuyas propiedades siguen siendo un misterio para los científicos. Emanan de supernovas y agujeros negros y, al interactuar con partículas de aire, forman cascadas de partículas secundarias con menor energía. Estos se conocen como cascada atmosférica extensa (EAS, por sus siglas en inglés). Los científicos han calculado que, con un detector con una superficie de 1 km2, es posible observar aproximadamente 1 evento en 100 años. Para un estudio completo, se requeriría una superficie del tamaño de un pequeño país europeo.

El proyecto CRAYFIS propone usar una red de telefonía móvil para detectar rayos cósmicos ultraenergéticos. Para ello, los investigadores de LAMBDA han desarrollado un algoritmo para construir redes neuronales convolucionales que se pueden usar con teléfonos móviles convencionales para registrar los muones que componen estas cascadas atmosféricas.

Las cámaras de los smartphone usan una tecnología similar a la de los detectores de partículas y, por lo tanto, pueden detectar EAS. Las partículas interactúan con los sensores CMOS de las cámaras y dejan rastros de píxeles débilmente activados, que pueden ser difíciles de distinguir de la interferencia y el ruido aleatorio.

Los voluntarios del experimento deben instalar la aplicación en sus teléfonos inteligentes y dejar el teléfono con la cámara hacia abajo, durante la noche. El teléfono inteligente escanea imágenes de megapíxeles a una velocidad de 5-15 cuadros por segundo y envía la información necesaria al servidor.

Los científicos esperan que las señales de la interacción de los rayos cósmicos ocurran en menos de 1 a 500 cuadros de imagen. Y, debido a que millones de teléfonos participarán en el experimento, surgiría un problema al separar aquellas imágenes en las que se graban muones, de todas las demás.

“Se requiere un algoritmo desencadenante para eliminar los datos de segundo plano. Creamos una red neuronal para la detección de señales de muón, que se puede utilizar en cualquier teléfono móvil. Una característica especial hace posible utilizar el algoritmo en algo tan simple como un teléfono móvil, lo que significa que ahora estos pueden analizar las respuestas a los rayos cósmicos”, dice Andréy Ustyuzhanin, director de LAMBDA.

La red está dividida en cascadas. La primera cascada funciona con una imagen de alta resolución, y cada cascada posterior funciona con una imagen 4 veces más pequeña, trabajando solo en aquellas partes que la cascada previa detectó como interesantes. Si no hay sitios interesantes, la cascada puede evitar que la red analice esta parte particular de la imagen.

El modelo matemático se está sometiendo a pruebas beta. Usted también puede participar como voluntario registrándose en crayfis.io. Los investigadores esperan que, si el proyecto es exitoso, la información obtenida permita a los astrofísicos de todo el mundo aclarar de dónde provienen los rayos cósmicos ultraenergéticos y desarrollar teorías sobre sus propiedades.

María Cervantes

Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, tecnología que suma


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