Podcast

Transkrypcja rozmowy Michała Kuźmińskiego (Tygodnik Powszechny) z Piotrem Homolą koordynatorem międzynarodowego Cosmic Ray Extremely Distributed Observatory (CREDO) 

Odnośnik do wersji audio (Podcast Powszechny, cykl “Wielkie Pytania na nowo”): 

Oznaczenia skrótowe:

MK – Michał Kuźmiński

PH – PIotr Homola

Wprowadzenie

Promieniowanie kosmiczne… Ślad dawnych i odległych zdarzeń w przestrzeni kosmicznej… Jego cząstki niosą tropy największych tajemnic wszechświata… Przez powierzchnię naszej planety i przez nas samych w każdej chwili przelatują wysoko przenikliwe cząstki powstające w efekcie oddziaływań pierwotnego promieniowania kosmicznego z atmosferą w Ziemi. Naukowcy budują specjalne detektory żeby wśród tych cząstek szukać odpowiedzi na największe pytania nauki… Ale czy wiecie, że promieniowanie kosmiczne mogą wykrywać także nasze  zwyczajne smartfony? Jeden smartfon nie zdziała wiele, ale smartfona ma dziś ponad 5 mld ludzi. Co by się więc stało gdyby do pracy zaprząc miliony smartfonów na całym świecie i połączyć ich siły z istniejącymi specjalistycznymi detektorami? Takie pytanie zadali sobie naukowcy z Krakowa i stworzyli projekt CREDO: ogólnoplanetarny społecznościowy detektor promieniowania kosmicznego, który właśnie 11 września oficjalnie zainaugurował swoją działalność. Od teraz w poszukiwanie odpowiedzi na wielkie pytania nauki może się włączyć każdy z nas.

Tu Michał Kuźmiński, zapraszam na podcast powszechny w cyklu “Wielkie pytania”

MK: Dzisiaj ja goszczę w Instytucie Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk w gabinecie Pana doktora habilitowanego Piotra Homoli – dzień dobry.

PH: Dzień dobry,

MK: A pan doktor Piotr Homola jest koordynatorem i “duszą” chciałoby się powiedzieć projektu o wdzięcznej nazwie CREDO -Cosmic-Ray Extremely Distributed Observatory. Co należałoby chyba przełożyć jako“ skrajnie rozproszone obserwatorium promieniowania kosmicznego”. Zanim zapytam o to skrajne rozproszenie i oto obserwatorium to chciałem zapytać o promieniowanie kosmiczne – dlatego, że my sobie tutaj tak spokojnie siedzimy a tutaj w każdej sekundzie przez nas “przelatuje” tysiące cząstek promieniowania kosmicznego i to jeszcze w dodatku wysoko energetycznych. Co to jest to promieniowanie kosmiczne?

PH: Tak to można o głowie pomyśleć.. przez głowę w ciągu sekundy mniej więcej średnio 5 cząstek przenikliwych mionów – są to cząstki nisko energetyczne tzw. “wtórne promieniowanie kosmiczne” pochodzące z oddziaływań w atmosferze cząstek o wyższych energiach. Promieniowanie kosmiczne to jest wszechobecne – dociera wszędzie za darmo, dlatego to też jest wdzięczny obiekt badań – nie trzeba budować ogromnych urządzeń, wystarczy nawet zwykłe rozejrzenie się dookoła. Bardzo wiele urządzeń może rejestrować promieniowanie i to co proponuje CREDO to ogarnięcie tego na skalę globalną.

MK: No właśnie bo zwykle tego rodzaju badania w fizyce polegały na tym, że buduje się wielki detektor za ogromne pieniądze i wyposaża się go w niezwykle czułą aparaturę która jest zdolna wykonywać rozmaite iteracje, a CREDO to taki projekt który przyjął  wydaje się odwrotne założenia. A najważniejsze w tym chyba wszystkim jest to, że po skali badań na jakie CREDO się nastawia potrzebny jest detektor kuli ziemskiej prawda? i trochę o to tutaj chodzi.

PH: No powiedziałbym, że nawet więcej, jeżeli będziemy mieć stacje na marsie, na księżycu, jeżeli mamy satelity to strategia CREDO wymagać będzie również umieszczenia tam detektorów promieniowania kosmicznego które będą potrzebne skądinąd – będzie potrzeba monitorować promieniowanie kosmiczne na Marsie ze względów zdrowotnych – tam inne natężenia mogą wystąpić niż na ZIemi i to będzie trzeba mieć pod kontrolą, no a w strategii CREDO mieści się poszukiwanie zjawisk bardzo rozległych tzn. promieni kosmicznych które mogą być skorelowane w dużej skali – więc np. wyobrażamy sobie, że dzisiaj w Krakowie rejestrujemy zdarzenie np. wielki pęk atmosferyczny – kaskadę cząstek wtórnych zainicjowaną przez promień kosmiczny o bardzo dużej energii i w tym samym czasie jednocześnie na Marsie, na księżycu i na międzynarodowej stacji kosmicznej również rejestrujemy nadwyżkę sygnału. No takie zdarzenie to jest właśnie nasz cel – przynajmniej gdy mówimy o tych celach astro i my nazywamy takie zjawisko które powinno występować w przyrodzie, ale jeszcze go nikt nie zaobserwował.. zespołem promieni kosmicznych po angielsku “Cosmic Ray Ensemble” co też współgra z naszym akronimem. No i tenże zespół tak naprawdę może mieć rozmiary niewielkie – być może lokalne np. krakowskie, ale może też mieć rozpiętość planetarną albo nawet międzyplanetarną. TO jest szansa na badanie produktów czy efektów oddziaływań cząstek o najwyższych znanych energiach we wszechświecie – a być może na zaobserwowanie zjawisk, które powiedzą nam jak poszukiwać przełomów w naszym rozumieniu wszechświata.

MK: Zanim powiemy jak to zrobić, żeby zbudować detektor wielkości kuli ziemskiej i jaki jest pomysł CREDO, to chciałbym jeszcze dopytać o to promieniowanie – ile my właściwie o nim wiemy? Czym są cząstki które dobiegają do Ziemi i przebiegają przez Ziemię i przez nas wszystkich? Czym są źródła, skąd mogą się brać? i czym są (piękne pojęcie) “pęki atmosferyczne”?

PH: Promieniowanie kosmiczne można właściwie powiedzieć, że znamy dość dobrze – jeżeli chodzi o niskie energie. Najbliższym źródłem promieniowania kosmicznego jest Słońce, wszelakie procesy również te katastroficzne które zachodzą we wszechświecie takie jak wybuchy supernowych czy kolizje galaktyk, czy np. ostatnio modne kolizje czarnych dziur z gwiazdami neutronowymi. To są wszystko zdarzenia, które mogą wyemitować cząstki o bardzo dużych energiach i do Ziemi te cząstki docierają – to to jest fakt, obserwujemy je pośrednio i bezpośrednio, przy tych energiach które są już znaczne mamy szansę tylko na obserwację pośrednie – właśnie przy pomocy wielkich  pęków atmosferycznych. Cząstka o dużej energii – tu mówimy o energii rzędu 1015  elektronowoltów…

MK: Ile to jest?

PH: To jest mniej więcej tysiąc razy więcej niż najwyższe energie możliwe do uzyskania w CERNie. Może ja mam pod ręką przykład skrajnie wysokiej energii 10^20 eV – czyli jeszcze 100 000 razy więcej niż 1015. To jest mniej więcej tyle ile dobrze zaserwowana piłka tenisowa, albo uderzenie dobrze wyszkolonego pięściarza wagi ciężkiej powiedzmy Tysona z najlepszych lat – tylko tu mówimy o jednej cząstce…

MK: Ja dopowiem, że w CERNie obrazuje się to tak, że tam rozpędzany w akceleratorze pęk protonów osiąga energię porównywalną ze “zderzeniem z komarem” – to jest chyba dość dobre porównanie między komarem a pięściarzem..

PH: Tak i właśnie duża energia  oznacza mniej więcej tyle, że taka cząstka ma małe szanse na dotarcie do powierzchni Ziemi, oddziałuję wcześniej z molekułami atmosfery i wywołuje Kaskadę cząstek wtórnych. Ta kaskada właśnie nazywana jest wielkim pękiem atmosferycznym. To mogą być nawet miliardy cząstek, które mogą zajmować powierzchnię nawet wielu kilometrów kwadratowych, z tym że oczywiście im bliżej osi pęku im bliżej rdzenia tym gęściej. I właśnie te zjawiska (wielkie pęki atmosferyczne) mogą być rejestrowane przez duże obserwatoria –  ale mamy nadzieję że przez małe detektory również i analiza tych.. no bardzo zdegenerowanych danych kaskady wtórnej prowadzi do wniosków. Najłatwiej określić kierunek przylotu cząstki pierwotnej, następnie energię a najtrudniej określić rodzaj, ale dla tych mniejszych energii dość dobrze znamy skład promieniowania kosmicznego. Można powiedzieć że dominującą w nim protony, wiemy też, że fotony o dużych energiach docierają do ziemi bo na tej podstawie funkcjonuje cała wielka gałąź astrofizyki pod tytułem astronomia gamma która właśnie zajmuje się takimi wysokoenergetycznym fotonami. No i co ciekawe najmniej wiemy o tych przypadkach które są najrzadsze – czyli o przypadkach o skrajnych wysokich energiach czyli właśnie ten przysłowiowy cios Tysona. Takie takie przypadki zdarzają się niezmiernie rzadko, na kilometrze kwadratowym spodziewalibyśmy się jednego zdarzenia w ciągu tysiąca lat – także tutaj potrzeba dużej cierpliwości, albo dużego doktora, ewentualnie bardzo rozproszonego detektora.

MK:  przed nami na biurku leżą dwa urządzenia zwane scyntylatorami i co pewien czas mrugają – każde takie mrugnięcie oznacza, przejście przez nie cząstki wysokoenergetyczne – prawda?

PH: Tak, specjalnie dla Pana, Panie Michale odpaliłem urządzenie które ma wdzięczną nazwę Cosmic Watch. Nawiasem mówiąc jest to urządzenie zaprojektowane na zasadzie Open hardware przez dwóch tytularnych partnerów CREDO – nie byle jakich partnerów bo mowa o Massachusetts Institute of Technology – tak to jest ten słynny “MIT” i nasz tutaj wspaniały Instytut: Narodowe Centrum Badań Jądrowych. Oni wspólnie opracowali detektor którego cena myślę że można powiedzieć bo to jest projekt otwarty nie komercyjny jest rzędu 100 $ –  więc to jest w zasięgu myślę każdej szkoły a może nawet każdej klasy biorąc pod uwagę to jak bardzo dobrze nauczyciele i uczniowie reagują właśnie na pomysł włączenia się aktywnego włączenia się do badań naukowych na najwyższym poziomie. No spodziewałbym się że szybko uda nam się dojść do programu krajowego a wkrótce do międzynarodowego to znaczy detektor w każdej szkole – będziemy próbować. 

MK: Ale tak naprawdę sedno i klucz programu CREDO polega na tym, że detektor nie tyle w każdej szkole, co detektor w każdej kieszeni. Z pewnym zdumieniem dowiaduję się, że dobrze nam znane i zadomowione urządzenie jakim są smartfony zupełnie nieźle sprawdzają się w charakterze detektorów takich właśnie cząstek. Jak to możliwe?

PH: Tak, państwo nas nie widzą, ale wyciągam właśnie z kieszeni to urządzenie czyli Smartfon, smartfon ma to do siebie że można nim robić zdjęcia, to znaczy jest tam kamera, jest matryca światłoczuła, jest to tak zwana matryca CMOS. I ta matryca jest czuła nie tylko na światło widzialne ale, również na promieniowanie przenikliwe. Czyli to co należy zrobić żeby to promieniowanie przenikliwe zarejestrować to po pierwsze zainstalować aplikację, na przykład aplikację projektu CREDO, która nazywa się CREDO Detector; następnie należy kamerę zakryć i potem pozostaje nam tylko uruchomienie aplikacji i najlepszym trybem aktywności naukowej z odpaloną aplikacją jest sen. Tutaj konsumpcja energii przy ciągłym fotografowaniu – bo tak naprawdę działa aplikacja – jest spora i to najlepiej robić podczas snu gdy smartfon się ładuję. My budzimy się rano i patrzymy jakie piękne wykrycia przez noc się nam trafiły – te wykrycia są automatycznie do centralnego systemu akwizycji (przetwarzania) danych i to jest tak naprawdę ten pierwszy krok, a potem można robić kolejne i kolejne .. można rozpocząć z CREDO “podróż” nawet (miejmy nadzieję) na całe życie.

MK: Czy to jest tak, że matryca jest wzbudzana? Bo poco zakrywamy ten aparat? Po to by zwyczajnie do niego światło nie docierało? I wtedy jest szansa, że pojawią się na nim, na zdjęciu jakieś zakłócenia i będzie oznaczać, że przez nasz smartfon przefrunęła sobie cząstka, tak?

PH: Tak, to dokładnie o to chodzi – gdyby światło widzialne docierało do kamery, mielibyśmy bardzo duży problem z wyróżnieniem śladu który mógłby pochodzić od cząstki. Podobny mechanizm działa w społeczności astronomów którzy używają teleskopów wyposażone w matryce CCD, tzn. również w matryce światłoczułe. Astronomowie muszą od czasu do czasu (choćby nie chcieli) muszą zrobić zdjęcie albo serię zdjęć z zakrytym obiektywem, po to żeby zidentyfikować tak zwane złe piksele / uszkodzone piksele.. no jeżeli kamera jest zakryta, czyli światło widzialne nie dociera do matrycy a mimo tego pojawiają się jakieś jasne kropki to do tego na na kolejnych zdjęciach no to najprawdopodobniej są to właśnie te złe piksele które potem można wyekstrahować w ten sposób by mieć bardziej dokładną analizę. I co ciekawe podczas tejże procedury rejestrowane są również i zdarzenia promieniowania kosmicznego, to wie każdy astronom, że żeby takie niechciane efekty usunąć – to jest znany efekt my tego nie wymyśliliśmy, my wymyśliliśmy jak z tego zrobić pożytek masowy, globalny i atakujący tak zwane wielkie pytanie To jest właśnie nasza misja.

MK: I to chyba jest dobry moment żeby powiedzieć co to są za wielkie pytania, po co właściwie oprócz tego że to oczywiście jest bardzo ciekawe bada się promieniowanie kosmiczne? Czego można się dowiedzieć za pomocą takiej sieci smartfonów?

PH: Tutaj zacznę od tego, że być może najciekawszym efektem, najciekawszą rzeczą której możemy się dowiedzieć jest obserwacja nieoczekiwanego zjawiska. To często się powtarza w fizyce, że najciekawsze jest nieoczekiwane, no w ten sposób na przykład odkryto mikrofalowe promieniowanie tła. Naukowcy myśleli, że to co widzą w danych ze swojego radioteleskopu to jest po prostu efekt przesiadywania gołębi na urządzeniu, a tymczasem z tego wyszedł Nobel, więc tego typu strategię nazywamy po angielsku: “fishingiem” czyli właśnie wędkowaniem, zarzucaniem sieci bez góry narzuconych założeń i polega to w skrócie na tym, że znamy skądinąd średnią częstotliwość detekcji w każdym urządzeniu, więc łatwo jest wyobrazić sobie mechanizm który wykrywa anomalie krótko- lub długotrwałe i celem było zrozumienie tych anomalii, jeżeli jest anomalia nie wpadamy w panikę tylko właśnie się cieszymy i staramy się jej bliżej przyglądnąć, ale oprócz fishingu, oprócz polowania na anomalie i prób korelowania tych anomalii z innymi dostępnymi informacjami – bazami danych. Mamy też oczywiście w planach weryfikację konkretnych  hipotez naukowych, tylko co ważne to nie jest zamknięta lista. CREDO jest otwartym obserwatorium i nawet jeżeli dzisiaj powiem Panu o pięciu pięciu tezach z potencjałem noblowskim, to jeżeli jutro przyjdzie ktoś i powie że ma ciekawszy inny pomysł to może go realizować w CREDO. Bo CREDO jest otwartym obserwatorium i każdy nie tylko może dostarczyć danych zebranych przez swoje prywatne urządzenia, nie ma tu żadnych restrykcji ani kulturowych ani geograficznych i na tej samej zasadzie każdy może uzyskać do tych danych dostęp. Oczywiście z pełnym poszanowaniem prywatności prawa – tutaj mówimy o danych naukowych z pełną anonimowością, więc nie ma żadnego niebezpieczeństwa naruszenia prywatności. Natomiast jest szansa, każdy z nas nawet jeżeli nie podpisał Memorandum of Understanding (MoU) może do danych dotrzeć i może dostać nagrodę i może się nią nie podzielić z nami i my nie będziemy się gniewać. To jest właśnie nasza misja, że my robimy urządzenie otwarte

MK: A jeszcze wracając do tych przynajmniej trzech hipotez z potencjałem Noblowskimi… bo tak sobie myślę kiedy czytałem o CREDO  dowiedziałem się, że potencjalne odpowiedzi jakie jakie dane gromadzone w tym projekcie mogą przynieść, mogą dotyczyć na przykład struktury czasoprzestrzeni.

PH: Tak, to jest moja ulubiona moja ulubiona rzecz… więc mamy taki potencjał. To może brzmieć jak sen wariata, ale to jest realne dobrze postawione pytanie naukowe. Bardzo duże wyzwanie – ale realne do osiągnięcia przy pomocy globalnej sieci detektorów, które byłyby czułe na wielkie pęki atmosferyczne i tutaj klucz do zrozumienia tego tematu polega na uzmysłowieniu sobie szansy na rejestrację zespołu promieni kosmicznych. Zespołu który miałby wspólny początek gdzieś w głębokim odległym wszechświecie i w wyniku tego pierwszego oddziaływania czy pierwszego procesu fizycznego powstawałaby grupa cząstek która propagowałaby przez Wszechświat. Jeżeli ta grupa.. powiedzmy, że są to fotony… czyli te fotony miałyby różne energie, no to zgodnie ze standardową wiedzą fizyczną oczekiwalibyśmy, że wszystkie fotony nadlecą w tym samym czasie, ponieważ poruszają się z prędkością światła i tutaj żadnych opóźnień nie ma. Natomiast jeżeli czasoprzestrzeń ma strukturę, a skąd inąd przy próbach uzgodnienia czy połączenia naszej wiedzy o mikroświecie z wiedzą o makroświecie – czyli kwantowej teorii pola i ogólnej teorii względności.. czyli mówię tutaj o podejściach  do kwantowej grawitacji oczekiwalibyśmy, że nasza czasoprzestrzeń – coś co może nie dla każdego jest oczywiste, że czasoprzestrzeń to jest obiekt fizyczny. Ale właśnie ta czasoprzestrzeń, czyli scena na której się dziejemy (?) może mieć strukturę… znaczy to nie musi być gładka scena być może to jest sieć, być może to jest piana.. jest hipoteza którą się określa mianem piany kwantowej więc może nasza czasoprzestrzeń jest pianą. Jeżeli taka struktura faktycznie faktycznie jest realizowana w rzeczywistości to wtedy ta grupa cząstek – te fotony o różnych energiach mogą w różny sposób z tą strukturą czasoprzestrzeni oddziaływać, a konkretnie fotony o wyższych energiach czyli te z wyższymi częstotliwościami fali elektromagnetycznej mogą być bardziej czułe na strukturę czasoprzestrzeni niż fotony o mniejszych czystościach czyli o mniejszych energiach. To można też zilustrować samochodowo, samochód o dużych kołach łatwiej przejedzie po dziurach niż o małych. Jeżeli one początkowo mają tę samą prędkość to oczywiście samochód o dużych kołach dotrzy bez problemu do celu, a samochód o małych kołach zacznie wpadać w dziury i przyjdzie później i to jest właśnie to czego byśmy poszukiwali w CREDO już zresztą to robimy. Jest właśnie eksperyment właśnie z masowym udziałem właścicieli smartfonów o nazwie “Quantum Gravity Previewer“ czyli podglądacz kwantowej grawitacji, gdzie każdy tak naprawdę smartfon przyczynia się do do tego żeby znaleźć  grupę zdarzeń która jest nienaturalnie zbita, tak mówiąc brzydko “sklastrowana” w czasie. Powiedzmy to można łatwo zilustrować, przykładem z jednego urządzenia, jeżeli pańskie urządzenie rejestruje cząstki z częstotliwością średnio raz na godzinę to może pana zaskoczyć odkrycie powiedzmy pewnego poranka pan sobie zdaje sprawę, że zeszłej nocy w ciągu 10 minut zaobserwował pan 63 zdarzenia. Teraz pytanie: czy tam jakieś zwierzę panu może tam się zbliżyło napromieniowane, czy jakieś inne zjawisko. Czy może właśnie jest to zagęszczenie/ nienaturalne zagęszczenie w czasie promieni kosmicznych, teraz jeżeli to byłoby takie zagęszczenie które trwa ułamek sekundy praktycznie w ogóle nie rozprzestrzenione w czasie .. no to wtedy mielibyśmy potwierdzenie tutaj braku oddziaływania ze strukturą czasoprzestrzeni. Natomiast rozpiętość w czasie może być sygnaturą oddziaływania czyli wtedy należałoby jeszcze powiedzieć i potwierdzić czy te cząstki o wyższych energiach, czy te cząstki pierwotne o wyższych energiach faktycznie nadleciały później – to jest klucz. Jeżeli większa energia przylatuje później przy wspólnym starcie to jest  nasza sygnatura, to jest to nasze “wow”.

MK: Czy dobrze rozumiem że właśnie po to jest to ekstremalne rozproszenie które się w nazwie CREDO pojawia? Że im więcej, im bardziej rozległa jest ta struktura projektu, im dalej od siebie są te smartfony które wykrywają te zdarzenia tym lepiej można wykrywać korelacje bądź jakieś takie wydarzenia?

PH: Trudno powiedzieć czy lepiej, ale na pewno inaczej to znaczy jeżeli ma Pan urządzenia odległe o 10 000 km i pańskie zjawisko jest rozciągłe na na 10 000 km, ale nie w taki sposób że jest że jest duża gęstość cząstek tylko te cząstki są rozbiegane.. no to oczywiście że jeśli pańskie urządzenie ma powierzchnię 10 m kwadratowych to pan nie ogarnie całości więc po to jest rozproszenie.. żeby była jak największa baza. Podobny efekt osiąga się przy tych słynnych zdjęciach czarnej dziurze potrzebna jest duża baza, duża odległość i teraz oczywiście jeżeli mówimy o zdarzeniu które miało miejsce gdzieś tam w głębokim wszechświecie – powstały w wyniku tego zdarzenia fotony których kąt otwarcia – prawdopodobnie nie lecą równoległe od samego początku tylko od razu pod jakimś kątem. Kąt otwarcia mówi też nam o możliwości zaobserwowania zdarzenia – to znaczy co najmniej dwóch cząstek z tego zespołu dla danej odległości.. jeżeli ten kod jest duży, a odległość też znaczna to one po prostu się rozjadą. Jeżeli odległość między cząstkami wynosi 100 mln km to Ziemia .. to za mało.. także dlatego mówię..

MK: Ten Mars też za mało? 

PH: Mars jest na temat

MK: Aha, to w ogóle jest fantastyczne – bo ja sobie zdałem sprawę, że to co się wydarza w atmosferze.. kiedy dobiega do mnie taka cząstka, to jest właściwie naturalny zderzacz cząstek, prawda? Coś takiego co robią fizycy w CERNie wspominanym tylko w naturze, natomiast no w CERNie dzieje się to precyzyjnie w jednym miejscu które jest odbudowywane gigantyczną ilością detektorów na a na Ziemi musimy dostarczyć my użytkownicy czy też jak to się ładnie nazywa “naukowcy społecznościowi”, prawda? 

PH: Tak, to jest oczywiście bardzo wdzięczny obiekt badań pojedynczy wielki pęk atmosferyczny to faktycznie zderzenie cząstki o gigantycznej energii . Wielki pęk atmosferyczny sam w sobie nawet bez korelacji z odległymi zdarzeniami jest bardzo interesujący i takie pęki się bada od lat 30-stych ubiegłego wieku – kiedy to Pierre Auger po raz pierwszy takie zjawisko właśnie lokalnych korelacji pomiędzy detektorami zaobserwował. I to tak jak Pan powiedział jest zasada zderzenia. Tutaj trudność jest taka, że widzimy informacje zdegenerowaną – generacje cząstek po drodze już w jakiś sposób tą informacje zamazują – to co mamy w akceleratorach to widzimy produkty bardzo szybko po zderzeniu. Tutaj sytuacja jest inna ale to co robi CREDO to też jest jest filozofia zderzania – tylko my wtedy raczej chcielibyśmy myśleć o zdarzeniach w głębokim Wszechświecie.. nie tutaj w atmosferze, chociaż to też jest dla nas ważne. Proszę sobie wyobrazić właśnie: dawno dawno temu miliardy lat temu coś się dzieje we wszechświecie i pan w swoim prywatnym smartfonie widzi wysłannika – cząstkę właśnie z tak odległej przeszłości – to dla wielu jest bardzo atrakcyjny element naszego projektu. 

MK: Aż tak bardzo fundamentalne są pytania na które nasze smartfony mogą odpowiedzieć.

PH: No to jest  ten najbardziej fundamentalny.. faktycznie najbardziej fundamentalne pytanie.. Co może być bardziej fundamentalnego od fundamentów fundamentów.. aż się zakręciłem troszeczkę.. no czasoprzestrzeń to jest coś na czym się dzieje świat, no niektórzy rozważają nawet scenariusz w którym czasoprzestrzeń w ogóle jest wszystkim a czym to tylko jakieś tam zakręcenia tej struktury. Ale to też jest też potencjalnie do wykazania właśnie przy pomocy badania tych danych które i tak do nas docierają, to jest właśnie szansa na zaobserwowania nowych zjawisk fizycznych – to co co bardzo by się marzyło teoretykom. Teoretycy bardzo ciężko pracują nad modelowaniem Wszechświata, poszukują kwantowej grawitacji ale właśnie każdy gdzie tylko się nie obejrzeć mówi, że to co by się bardzo przydało to nowe dane, nowe zjawiska i liczymy na to, że CREDO tych nowych danych dostarczy.

MK: Dopowiedzmy jeszcze.. kiedy już te dane smartfonów zostaną przez aplikację zarejestrowane co się z nimi dalej dzieje? 

PH: Automatycznie są przekazywane do centralnego systemu akwizycji przetwarzania i też backupowania danych to centrum jest zarządzane też przez przez partnera CREDO, przez Akademickie Centrum Komputerowe CYFRONET AGH i w tymże centrum również organizowany jest dostęp do danych. To znaczy według określonej procedury naprawde każdy kto tylko zechce podać powód zainteresowania może taki dostęp uzyskać i włączyć się aktywnie już na wyższym poziomie w tworzenie i rozwijanie projektu CREDO. Tymczasem nawet samo zbieranie danych, akwizycja danych czy udział mojego smartfona może mieć niebagatelne skutki w nauce, bo jeżeli takimi dziedzinami badań jak struktura czasoprzestrzeni czy badania nad ciemną materią zajmuję się czy też mogą pomóc zajmować się dane z CREDO no to w zasadzie należałoby zapytać o ten potencjał Noblowski, a tymczasem tak jak Pan wcześniej mówił akwizycja danych jest współautorstwem, co oznacza, że każdy użytkownik smartfona może się podpisać, czy też może zostać podpisany (jeśli tego chce) pod pracami naukowymi które z takich badań wynikają.. no i może czuć się troszeczkę współautorem i posiadaczem potencjalnego Nobla.

PH: Mało tego Panie Michale,  nawet jak Pan nie zainstaluje tej aplikacji to Pan też może się podpisać, bo Pan pomaga w akwizycji danych poprzez upowszechnianie informacji o tym, że do CREDO można i warto iść i jest fajnie się przyłączyć. 

MK: Więc wszystkich państwo bardzo zachęcam do tego, żeby wejść na stronę projektu…

PH: credo.science

MK: Albo do Google Play, bo aplikacji na iPhony jeszcze nie ma, prawda?

PH: Jeszcze nie ma, ale liczymy że nasi koledzy z Australii zrobią coś w tym kierunku, bo ostatnio pojawiła się właśnie u tego naszego partnera za oceanu taka możliwość, żeby  wystąpić o finansowanie na budowę aplikacji właśnie na iOS.

MK: I zainstalować tę aplikację a następnie uruchomić, przy czym tu chyba trzeba jeszcze powiedzieć, jedną rzecz, że nieszczęście rozwoju technologii polega na tym, że nowsze smartfony mają tzw. hardwarowe filtry szumu, prawda? które będą oszukiwać tę aplikację…

PH: To nie jest do końca jeszcze rozpoznany problem, oczywiście najnowsze aparaty… to jest najnowsza technologia i też większe możliwości odszumiania zwykłych zdjęć. Natomiast myślę, że tutaj wiele rzeczy da się też softwarowo ulepszyć jeżeli chodzi o możliwości detekcji cząstek. W tym momencie w testach jest alternatywna aplikacja, która realizuje detekcje inny sposób i innym algorytmie.. i mogę zdradzić, chyba to nie jest tajemnica że moje urządzenie które obecnie używam na oficjalnej aplikacji ma kilka zdarzeń na dobę, a na aplikacji alternatywnej już 300 co jest częstotliwością można powiedzieć oczekiwaną przy praktycznie 100-stu procentowej efektywności urządzenia – więc tutaj nie należy się zarzekać nowe urządzenie też jest mile widziane w CREDO.

MK: Czyli instalujemy aplikację, podłączamy telefon do ładowarki, zostawiamy na noc. Koszt takiego przedsięwzięcia będzie porównywalny z kosztem funkcjonowania diody w naszej lodówce, prawda? A satysfakcja z przyczynia się do tak fundamentalnych badań naukowych – bezcenna.

PH: Tak I tutaj jeszcze może tylko dodałbym,że ten pierwszy krok oczywiście jest bardzo ważny ale jednak my liczymy na następny. To znaczy faktycznie na to, że po tym początkowym zachwycie danymi które rejestrujemy naszymi prywatnymi urządzeniami jednak przyjdzie to zaciekawienie: po co te dane? do czego one są przydatne? jakie wielkie pytania faktycznie mogą być w zasięgu? Pan prosił o listę i nie mamy już czasu ale faktycznie pięć mógłbym wymienić od razu. Mówiliśmy: struktura czasoprzestrzeni, tajemnica ciemnej materii, ale mamy też potencjał interdyscyplinarny i transdyscyplinarny na przykład biorąc pod uwagę geofizykę – jednym z wyzwań, które stoi przed CREDO jest poszukiwanie ewentualnych korelacji pomiędzy zjawiskami sejsmicznymi a częstotliwością detekcji promieniowania kosmicznego i tutaj połączeniem może być pole geomagnetyczne. Wiemy skądinąd że pole geomagnetyczne jest tarczą, która chroni nas przed promieniowaniem kosmicznym i jeżeli jakieś zmiany w tej tarczy zachodzą to widzimy to widzimy to w detektorach promieniowania kosmicznego może być tego promieniowania więcej albo mniej i z drugiej strony również wiemy, że procesy zachodzące wewnątrz Ziemi wpływają na pole geomagnetyczne. I tutaj właśnie pojawia się szansa na potwierdzenie obserwowania korelacji, my w zasadzie jesteśmy pewni jakościowo, że takie korelacje występują natomiast nie jesteśmy pewni czy da się je zaobserwować, czy są na tyle wyraźne, że te dostępne techniki detekcji mogą faktycznie pomóc w zaobserwowaniu tych korelacji, nie wiemy też czy przypadkiem nie mamy szans na to by zwiastun trzęsienia ziemi nie pojawił nam się w detektorach promieniowania kosmicznego nawet na godzinę przed samym zdarzeniem sejsmicznym i Tutaj mówimy bardzo poważnej kwestii, bo mówimy o ratowaniu życia ludzkiego. Jeżeli jest nawet mała – mikroskopijna szansa żeby wyniku badań naukowych uratować choćby jedno ludzkie życie, to naszym zdaniem jest to moralnym obowiązkiem nas naukowców i również wszystkich uczestników projektu żeby to doprowadzić do końca to znaczy odpowiedzieć tak albo nie: Jest korelacja do wykrycia albo jej nie ma, da się przewidzieć trzęsienie ziemi – jeśli tak to z jaką dokładnością. To jest podejście czysto naukowe, natomiast niosące w sobie bardzo duży ładunek można powiedzieć społeczny ale też i emocjonalny bo przecież wszyscy znamy i choćby z mediów sceny z tragicznych trzęsień ziemi gdzie giną setki, tysiące ludzi. Jeżeli możemy zrobić coś w tym kierunku żeby ginęło mniej to zróbmy to. 

MK: A jeszcze jeden poziom dodajmy do tego wszystkiego bo przecież kiedy mówimy o promieniowaniu jonizującym mówimy o efektach takiego promieniowania na ludzkie zdrowie, tutaj i te dane mogą być przydatne – prawda?

PH: Też mogą być przydatne, i też skądinąd wiemy, że promieniowanie jonizujące nie pozostawia nas obojętnienie. Wiemy że zdjęcia rentgenowskie mogą być wykonywane niekoniecznie codziennie zwłaszcza w przypadku dzieci – gdzie układ nerwowy jest niedojrzały, przypadku dzieci nienarodzonych czyli kobiety w ciąży muszą bardzo uważać. Więc wiemy, że promieniowanie przenikliwe może zostawić ślad w ludzkim organizmie to może być taki dobry albo ślad zły, bo mutacje być może wynikające z promieniowania kosmicznego sprawiły że dzisiaj tutaj rozmawiamy więc tutaj nie należy z góry tego szufladkować jako niebezpieczeństwo ale może jako szansa. I teraz pytanie jakie może postawić CREDO to nie jest pytanie o wpływ średniego promieniowania kosmicznego na ludzkie zdrowie – bo to jest w zasadzie można powiedzieć dobrze wybadane i wiemy, że to średnie promieniowanie kosmiczne jest dużo niższe niż lokalna radioaktywność. Więc tutaj w tym sensie możemy czuć się bezpieczni – natomiast to czego nie wiemy to możliwy wpływ znalezienia się w pobliżu wielkiego rdzenia pęku – czyli tej kaskady cząstek wtórnych zainicjowanych przez cząstkę promieniowania kosmicznego o bardzo dużej energii. Gdybyśmy mogli identyfikować te pęki w dużych skupiskach ludzkich na przykład w Krakowie i gdybyśmy znaleźli grupę chętnych którzy by chcieliby wiedzieć (bo to też nie jest oczywiste), którzy chcieliby wiedzieć, że znaleźli się… akurat mieli pecha lub szczęście bo znaleźli się w pobliżu rdzenia wielkiego pęku… no to droga otwarta do poszukiwania korelacji w bazach danych medycznych.

MK: Czyli od grawitacji kwantowej przez biologię, przez geologię po ciemną materie i największe struktury wszechświata dane z CREDO są przydatne właściwie na każdym poziomie organizacji wiedzy prawda? 

PH: Nie wiem czy słuchacze, bo to można by dalej ciągnąć, nie wiem czy słuchacze lubią fantastykę Naukową, ale jest znany projekt SETI –  poszukiwanie pozaziemskich cywilizacji i to się robi badając fale radiowe. CREDO jest typowym projektem w kategorii tak zwanej kategorii Multi Messenger czy wiele kanałów informacji, dla nas to wiele to jest promieniowanie kosmiczne o różnych energiach. Więc trudno z góry założyć, że obcy przyjaciele wysyłają do nas wiadomości na falach radiowych. Może właśnie w promieniowaniu kosmicznym, tutaj właśnie jakieś niezwykłe sekwencje zdarzeń również można sobie wyobrazić, że mopsem do nas na balon globalny monitoring może pomóc obcy przyjaciele wysyłają do nas wiadomości na falach radiowych Może właśnie z promieniowaniem kosmicznym tutaj jakieś niezwykłe sekwencje zdarzeń i również nie ma sobie wyobrazić że morsem do nas nadają. I globalny monitoring może wykryć taki sygnał.

MK: A ja widzę jeszcze jeden pożytek z tego przedsięwzięcia, bo otóż mianowicie zainstalowanie takiej aplikacji i odłożenie smartfona w spokoju żeby sobie zbierał dane, chociaż na godzinę też może nam wyjść na dobre, zamiast nieustannego scrollowania mediów społecznościowych.

Państwa i moim gościem właściwie gospodarzem dzisiaj w Instytucie Fizyki Jądrowej w Krakowie był pan dr hab. Piotr Homola, bardzo serdecznie dziękuję.

PH: Dziękuję bardzo i zapraszam do udziału.

MK: Ściągamy aplikacje.

Rozmowa powstała w Podkaście Powszechnym – oficjalnym podkaście “Tygodnika Powszechnego”  w ramach projektu “Wielkie Pytania na nowo”.

Opracowanie transkrypcji: Sławomir Stuglik