Geleneksel yöntemlerle yıllarca sürecek bir kozmoloji analizi, yapay zeka sayesinde yalnızca birkaç yılda tamamlandı.
Bilim insanları, Dünya’ya ulaşan en enerjik kozmik ışınların büyük kısmının protonlardan değil, azot veya demir gibi daha ağır atom çekirdeklerinden oluştuğunu yapay zeka sayesinde keşfetti. Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg Üniversitesi’nden (FAU) Dr. Jonas Glombitza liderliğindeki araştırma ekibi, yapay zekayı kullanarak büyük miktarda veriyi analiz etti ve önemli sonuçlara ulaştı. Araştırmanın bulguları Physical Review Letters’da yayınlandı.
Kozmik ışınlar, uzayın derinliklerinden gelen yüksek enerjili atom çekirdekleri olarak tanımlanıyor. Bu parçacıklar, genellikle Güneş sistemi dışındaki galaksilerden kaynaklanıyor ve 10¹⁸ ile 10²⁰ elektron volt (eV) arasında değişen olağanüstü yüksek enerjilere sahipler.
Dünya atmosferine girdiklerinde, buradaki atomlarla çarpışarak “hava duşu” (air shower) adı verilen bir parçacık yağmuru oluşturuyorlar. Bu süreçte elektronlar, pozitronlar, fotonlar ve müonlar gibi daha küçük parçacıklar açığa çıkıyor ve bazıları yeryüzüne kadar ulaşıyor. Bu terim, “parçacık yağmuru” veya “atmosferdeki parçacık etkileşimi” gibi ifadelerle de anlatılıyor.
Bu olay sırasında azot molekülleri ile etkileşime giren parçacıklar, teleskoplar tarafından ölçülebilen florasan ışık yayıyor. Kozmik ışınları incelemek için kullanılan en büyük tesislerden biri olan Pierre Auger Gözlemevi, bu tür ışımaları tespit ederek bilim insanlarına önemli veriler sağlıyor. Ancak teleskoplar yalnızca açık ve karanlık gecelerde çalışabildiğinden, elde edilen veriler oldukça sınırlı. Bu yüzden, kozmik ışınların bileşimini anlamak için yüzey dedektörlerinden gelen verileri kullanmak büyük önem taşıyor.
Yapay zeka nasıl yardımcı oldu?
Dr. Jonas Glombitza ve ekibi, kozmik ışınların bileşimini belirlemek için makine öğrenimi algoritmalarından yararlandı. Yapay zeka, yüzey dedektörlerinden elde edilen verileri kullanarak, parçacık yağmurlarının maksimum ışık yaydığı noktayı tespit etmeyi başardı. Bu noktadan hareketle, ilk olarak Dünya atmosferine giren ana parçacığın kütlesi hakkında çıkarımlar yapıldı.
Glombitza, “Bu yöntem sayesinde 60 bin parçacık yağmurunun kütle tahminini yapabildik. Aynı sonucu geleneksel yöntemlerle elde etmek için teleskoplarla 150 yıl gözlem yapmamız gerekirdi. İşte bu, çalışmamızın en büyük başarısıdır” ifadelerini kullandı.
Araştırma, daha önce bilinmeyen bazı verileri gün yüzüne çıkardı. Yapılan analizler, kozmik ışınların büyük çoğunluğunun hidrojen protonlarından değil, daha ağır elementlerden oluştuğunu gösterdi. Özellikle 50 ile 100 EeV (eksaelectron volt) arasında enerjiye sahip kozmik ışınların çoğunlukla demir gibi ağır atom çekirdeklerinden meydana geldiği anlaşıldı. Ayrıca, parçacık yağmurlarının maksimum ışık yaydığı yüksekliklerin belirli üç noktada keskin değişiklikler gösterdiği tespit edildi. Bu noktalar, kozmik ışın spektrumunda daha önce gözlemlenen “ayak bileği” (ankle), “orta adım” (instep) ve “kesilme” (suppression) olarak adlandırılan yapılarla örtüşüyor.
Pierre Auger Gözlemevi şu anda yeni dedektörler ekleyerek güncelleniyor. Bu güncellemeler arasında her bir yüzey dedektörüne eklenen sintilatörler ve radyo antenleri bulunuyor. Bu gelişmeler, kozmik ışınların bileşimini daha kesin bir şekilde belirlemeyi sağlayacak. Ayrıca, yapay zeka destekli analizlerin giderek daha fazla önem kazanması bekleniyor.Bu araştırma, yapay zekanın sadece sosyal medya manipülasyonu veya sanal asistanlar gibi günlük hayat uygulamalarıyla sınırlı olmadığını, aynı zamanda evrenin en büyük gizemlerini çözmede de kritik bir rol oynayabileceğini gösteriyor. Gelecekte, daha gelişmiş algoritmalarla kozmik ışınların kaynakları ve özellikleri hakkında daha ayrıntılı bilgilere ulaşmak mümkün olabilir.
Kaynak: FAU
