Космические лучи — это элементарные частицы и атомные ядра, приходящие из глубин космоса и ускоренные до энергий, недостижимых в земных лабораториях. Когда такая частица врезается в атом земной атмосферы, рождается широкий атмосферный ливень — каскад вторичных частиц, который, в свою очередь, генерирует радиоволны. Эти радиосигналы — своего рода «отпечатки пальцев» первичной частицы: по ним можно восстановить её исходную энергию и направление прихода. Однако до недавнего времени расшифровка каждого такого следа требовала многочасового компьютерного моделирования ливня на основе фундаментальных законов Стандартной модели — теории, описывающей известные элементарные частицы и их взаимодействия, кроме гравитации. Теперь этот процесс радикально ускорен: обученная программа-детектив, использующая методы машинного обучения, за доли секунды сопоставляет зарегистрированный сигнал с обширной библиотекой заранее симулированных «слепков» — подобно следователю, который мгновенно опознаёт подозреваемого, пролистывая картотеку. Алгоритм отбрасывает неподходящие гипотезы и находит наилучшее совпадение, восстанавливая таким образом «портрет» прилетевшей частицы.

Метод был испытан на реальных данных детектора GRANDProto300 — экспериментальной установки, регистрирующей частицы, движущиеся почти со скоростью света (299 792 458 м/с в вакууме). Энергию первичной частицы удалось определить с точностью 9%, а направление — с погрешностью в доли градуса. Эти показатели не уступают традиционным методам, но достигаются в сотни раз быстрее. Ожидается, что массовый анализ космических лучей с помощью такого подхода поможет пролить свет на природу сверхновых — грандиозных взрывов массивных звёзд, которые, предположительно, являются одними из главных природных ускорителей частиц во Вселенной.