Невидимый дождь частиц: детектор за 100 долларов открывает космическую физику каждому

*Примечание: материал подготовлен на основе публикации SciTechDaily — научного агрегатора, пересказывающего материалы университетских пресс-служб; оригинальное исследование опубликовано в журнале Journal of Instrumentation.*

Сквозь ваше тело прямо сейчас проходят тысячи частиц из далёкого космоса — бесшумно, без запаха и ощущений. Чтобы их обнаружить, раньше требовалась стойка электроники размером с небольшой книжный шкаф и университетская лаборатория. Профессор физики Университета Делавэра Спенсер Аксани изменил это, собрав детектор размером с коробку печенья из деталей общей стоимостью около 100 долларов.

Что такое мюоны и почему они важны

Путь начинается за пределами Солнечной системы. Космические лучи — высокоэнергетические частицы, рождающиеся при взрывах звёзд и других экстремальных событиях, — сталкиваются с атомами верхних слоёв атмосферы. В результате цепной реакции рождаются мюоны — тяжёлые родственники электронов, способные пронизывать атмосферу насквозь и проникать даже глубоко под землю. Именно поток мюонов служит «отпечатком» первичных космических лучей: измеряя его, физики получают сведения об энергии, массе и направлении исходной частицы, а значит — об объектах, её породивших: сверхновых, гамма-всплесках, блазарах.

CosmicWatch: от IceCube до школьного класса

Аксани создал первую версию прибора в 2017 году, будучи аспирантом MIT: ему требовался компактный мюонный детектор для антарктической нейтринной обсерватории IceCube. Логика была проста — нейтринному детектору нужен «страж», отсекающий фоновые мюоны. Переосмыслив проект как образовательный инструмент, Аксани получил нечто большее: студенты сами собирают прибор, понимают принцип его работы и сразу получают реальные данные физики элементарных частиц.

Третья, новейшая версия CosmicWatch вышла в 2025 году и описана в журнале *Journal of Instrumentation*. Ключевые характеристики и применения устройства:

• Корпус размером с коробку крекеров, питание — от батарейки или USB.
• Фиксирует каждый пролёт мюона, записывает события с временной меткой для последующего анализа.
• Выдерживает высокий радиационный фон; мониторит параметры окружающей среды.
• Используется для калибровки крупных детекторов в экспериментах NuDot и CCM (детектор тёмной материи в Лос-Аламосе).
• Аспирант Мусарат Шамс запустил прибор на стратостатном шаре на высоту 30 000 м и замерил, как меняется поток космических лучей с высотой.
• Студентки Корнеллского университета в курсе введения в физику сами собирают детекторы и проводят независимые эксперименты.

Наука без границ

С момента появления первой версии в 2017 году собрано, по оценкам, несколько тысяч экземпляров. Аксани надеется объединить их в глобальную гражданскую научную сеть: пользователи по всему миру будут измерять локальный поток мюонов и передавать данные на общий сервер. Параллельно разрабатывается версия для спутников — для раннего обнаружения солнечных вспышек и своевременного перевода аппаратов в защищённый режим. Приборы, которые ещё недавно занимали целые установки, умещаются в кармане — и это меняет не только образование, но и саму архитектуру физических экспериментов.

Читайте также по теме: поиске редких частиц и новых физических эффектах.

**Изображение:** карманный детектор мюонов на рабочем столе, следы космических частиц на дисплее компьютера.