L'app che trasforma il tuo smartphone in un rilevatore di raggi cosmici

Una delle prime fasi per capire da dove realmente arrivano i raggi cosmici che bombardano costantemente la Terra è rilevare quando e dove colpiscono. Due ricercatori in California vogliono risolvere il problema con un approccio low-cost, creando una rete tra gli smartphone di tutto il mondo per avere un unico grande rilevatore di raggi cosmici.

"Ci sono miliardi di telefoni là fuori. Se potessimo gestirne uno, dieci milioni, potremmo avere un nuovo rivoluzionario telescopio," dice Daniel Whiteson della UC Irvine. "Non è una cosa che si può fare comprando qualche centinaio di telefoni, ma non è nemmeno necessario averne un miliardo. È incredibilmente fattibile."

I raggi cosmici sono esplosioni radioattive ad alta energia che colpiscono l'atmosfera e generano piogge di particelle che cadono sulla superficie della Terra. Sembra abbastanza chiaro che i raggi cosmici siano emessi da qualunque tipo di corpo nell'universo—buchi neri, supernove, addirittura il Big Bang – ma comprendere come e perché sono emessi è un quesito più complicato.

Gli attuali sforzi adoperati per tracciare i raggi cosmici, come l'Esperimento di Auger in Argentina, sono costati milioni di dollari per la costruzione a causa delle spese per le infrastrutture di rilevamento. L'Osservatorio Auger, in particolare, vanta un'area di rilevamento grossomodo delle dimensioni di Rhode Island, e espandere le sue potenzialità è estremamente costoso.

Ma secondo Mike Mulhearn della UC Davis e Whiteson, il silicone nelle fotocamere degli smartphone può rilevare i fotoni e i muoni che cadono dall'atmosfera proprio come i rilevatori Auger e quelli del CERN, dove Whiteson passa la maggior parte del suo tempo.

Secondo i due, con più di un miliardo di smartphone sul pianeta, il più grande rilevatore di raggi cosmici del mondo già esiste e tutto ciò di cui abbiamo bisogno è di un'app per raggruppare i dati. Così l'hanno creata

L'app, installabile su iOs e Android, si chiama CRAYFIS e funziona come uno screensaver che manda dati ai server dei due ricercatori. Attualmente l'applicazione si trova in una fase di beta-testing limitato a cui ci si può iscrivere attraverso il loro sito. Il sistema è descritto in un documento in attesa di revisione da parte della comunità scientifica.

Quando le particelle della ricaduta radioattiva dei raggi cosmici colpiscono il silicone della fotocamera di un telefono, lasciano una traccia di energia rilevata come hot pixel. Analizzando i pixel trasmessi e i dati GPS a 30 frame al secondo, quando la fotocamera è in modalità video, CRAYFIS individua le coordinate spazio-temporali delle esplosioni dei raggi cosmici. Secondo le simulazioni di piogge e di rilevamenti portate avanti da Whiteson e Mulhearn, bastano 5 telefoni per individuare l'esplosione di un raggio cosmico.

Per raggiungere un'efficienza del 100 percento nel rilevamento, sono necessari 1000 telefoni collegati raggruppati in un chilometro quadrato. Per superare l'attuale area di rilevamento dell'Esperimento di Auger, secondo Whiteson, "partendo da diverse premesse ottimistiche, sembra che ce ne servano circa un milione [di telefoni]."

Le barriere all'eventuale efficacia di CRAYFIS, una volta superata la sua fase di beta-testing limitato, sono di natura tecnica e sociale. Secondo Whiteson, il principale problema tecnico riguarda lo spazio sui server. Infatti, devono essere in grado di immagazzinare e analizzare dati provenienti da milioni di telefoni, e tutto questo spazio non è economico.

"Le persone sono abbastanza interessate a contribuire alla scienza da mettere questa app sui loro telefoni?"

Whiteson e Mulhearn hanno anche bisogno di trovare un modo per immagazzinare i dati di tutti in maniera sicura, metodo che sperano di trovare dopo il prolungato periodo di beta-testing. Attualmente, l'applicazione può funzionare in una modalità anonima che non ha bisogno di identificare i dispositivi e approssima i dati GPS a gradi sommari—abbastanza da oscurare la posizione esatta del telefono senza danneggiare l'utilità dei dati.

L'utilizzo o meno dell'applicazione da parte delle persone, in ogni caso, è il vero fattore decisivo per il successo o il fallimento di CRAYFIS. Dopotutto, le infrastrutture possono essere acquistate e progettate, ma le persone possono essere capricciose e l'opinione pubblica è spesso imperscrutabile.

"Il grosso dell'incertezza è sociale; le persone sono abbastanza interessate a contribuire alla scienza da mettere questa app sui loro telefoni?" dice Whiteson. "Dobbiamo abbassare i prerequisiti di partecipazione, cosicché la persona possa dire 'certo, gli darò la potenza di calcolo del mio telefono. Non devo accorgermene o preoccuparmene.' Penso che sia un problema sociologico."

Sicuramente il futuro di CRAYFIS dovrà affidarsi alla volontà del pubblico di fornire un po' di dati e potenza di calcolo alla ricerca scientifica. I dati dei telefoni stanno già venendo raccolti e immagazzinati per scopi commerciali, con un piccolissimo guadagno per l'utente. Nel caso di CRAYFIS, se prendesse piede, la ricompensa per i dati potrebbe riguardare lo scoprire le misteriose origini dei raggi cosmici.