Fremskridt i AI fra CERN afslører universets materiedominans
Ved at integrere den stigende bølge af kunstig intelligens (AI) har forskerne på Det Europæiske Center for Partikelforskning (CERN) afsløret resultater, der udfordrer en længe næret tro om universets sammensætning. Deres undersøgelser indikerer en betydelig ubalance mellem materie og antimaterie, der modsiger den tidligere antagne kosmiske ligevægt.
Skift i den kosmiske balance: Materie vejer tungest
I årevis var den videnskabelige konsensus, at universets fødsel – Big Bang, der fandt sted for omkring 13,8 milliarder år siden – gav anledning til lige store mængder materie og antimaterie. Denne balance var afgørende for at opretholde universets energiligevægt. Imidlertid har CERN’s videnskabsmænd præsenteret resultater, der antyder, at siden Big Bang har denne skrøbelige balance vippe, hvilket resulterer i en større mængde materie.
Mysteriet om mesonblanding ved LHC
Partikelfysikere har analyseret adfærden hos mesoner, subatomare partikler, der består af kvark-antikvark par. Observationer ved CERN’s Large Hadron Collider (LHC) indikerede, at mesoner nedbrydes til lettere partikler, omdannes til antimaterie-modstykker og derefter omformes, et fænomen kendt som mesonblanding. Forskerne undersøgte, om konverteringen fra meson til antimeson var anderledes end omvendt.
For at dissekere denne komplekse proces benyttede CERN-forskere ‘flavor tagging’, en proces kendetegnet ved anvendelse af avancerede AI-algoritmer.
Hvorfor Kunstig Intelligens?
AI’s rolle hos CERN omfattede behandling af data fra 500.000 nedbrydninger af den såkaldte ‘strange beauty meson’. Den strange beauty meson består af en underlig kvark og en bund-antikvark, der yderligere nedbrydes til myoner og ladede kaoner. Ved hjælp af grafiske neurale netværksteknikker kunne AI effektivt skelne mellem mesoner og anti-mesoner.
Denne analyse, en blanding af data fra LHC Run 1 og Run 2, forventede en lige tælling mellem materie og antimatter-nedbrydninger, hvis den universelle symmetri var sand. Den registrerede asymmetri, indikerende ikke nul og i overensstemmelse med Standard Model forudsigelserne, yderligere bekræftet af data fra CERN’s ATLAS og LHCb eksperimenter, udgør et gennembrud.
Disse statistisk betydningsfulde fund, der overskrider tærsklen på tre sigma for videnskabelig evidens, giver de første tegn på CP-violation i nedbrydning af strange beauty meson, der fører forskerne ind i uudforskede områder af partikelfysik.
Forståelse af CP-violation og dens betydning
Ubalance mellem materie og antimaterie forklares gennem et fænomen kaldet Ladning Paritet (CP)-overtrædelse. Dette henviser til overtrædelsen af ladningskonjugationssymmetri (C), som relaterer partikler med antipartikler, og paritetssymmetri (P), der involverer systemets rumlige koordinater. Mens CP-overtrædelse er inkorporeret i Standard Model for partikelfysik gennem Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-matricen, er det observerede niveau af CP-overtrædelse ikke tilstrækkeligt til at forklare dominansen af materie over antimaterie i universet.
Centrale spørgsmål og udfordringer
Et vigtigt spørgsmål rejst af disse fund er: “Hvordan fører det observerede niveau af CP-overtrædelse på det kvantemekaniske niveau til den makroskopiske dominans af materie over antimaterie i universet?” Dette spørgsmål er centralt for vores forståelse af kosmologi og partikelfysik. Derudover står forskerne over for udfordringen ved at forene den observerede CP-overtrædelse med den utilstrækkelige evidens for at forklare ubalancen mellem materie og antimaterie i universet. Det er også kontroversielt, om der muligvis findes ny fysik ud over Standard Modellen, der kunne forklare denne diskrepans.
Fordele og ulemper ved AI i partikelfysik
En fordel ved at bruge AI, især neurale netværksteknikker i partikelfysik, er evnen til at behandle og analysere store datasæt med større nøjagtighed og hastighed end traditionelle metoder. En ulempe kan dog omfatte den sorte boks-natur hos visse AI-algoritmer, hvor det bliver vanskeligt at spore, hvordan AI nåede frem til sine konklusioner, hvilket udgør et problem for validering og fortolkning af resultater.
Pågældende links
For mere direkte information om emnet ubalance mellem materie og antimaterie og rollen af kunstig intelligens i partikelfysik, kan følgende hoveddomæner besøges:
– CERN
– LHC-projektet
– ATLAS-eksperimentet
– LHCb-eksperimentet
Det er vigtigt at bemærke, at inden for feltet for partikelfysik og den bredere kosmologiske ramme er pågående forskning aktivt skal teste og udvide de teorier og modeller, der er relateret til de emner, der behandles her. Derfor spiller de resultater, der produceres af CERN, en afgørende rolle i at skubbe grænserne for vores forståelse af universet.