CERN Framsteg inom AI avslöjar Universums Materiens Dominans
Genom att integrera den ökande vågen av artificiell intelligens (AI)-teknologi har forskare vid European Center for Nuclear Research (CERN) avslöjat resultat som utmanar en långvarig tro om universums sammansättning. Deras studier indikerar en signifikant obalans mellan materia och antimateria, vilket motsäger den tidigare antagna kosmiska jämvikten.
Förskjutning i Kosmisk Balans: Materia Överväger Antimateria
Under åren var den vetenskapliga konsensusen att universums födelse – Big Bang som inträffade för cirka 13,8 miljarder år sedan – gav upphov till lika stora mängder av materia och antimateria. Denna balans var avgörande för att upprätthålla universums energijämvikt. CERN-forskare har dock presenterat resultat som antyder att sedan Big Bang har denna känsliga balans tippat, vilket resulterar i en större mängd av materia.
Mysteriet med Mesonblandning vid LHC
Partikelfysiker har noggrant studerat beteendet hos mesoner, subatomära partiklar bestående av kvark-antikvarkpar. Observationer vid CERN:s Large Hadron Collider (LHC) indikerade att mesoner sönderfaller till lättare partiklar, omvandlas till antimaterie motparter och sedan återskapas, en fenomen som kallas mesonblandning. Forskare undersökte om konverteringen från meson till anti-meson skiljde sig från det omvända.
För att dissekera denna komplexa process utnyttjade CERN-forskare ’smaktaggning’, en process som präglas av användningen av avancerade AI-algoritmer.
Varför Artificiell Intelligens?
AI:s roll på CERN involverade bearbetning av data från 500 000 sönderfall av så kallade ’konstiga skönhetsmeson’. Den konstiga skönhetsmesonen är sammansatt av en konstig kvark och en bottenantikvark, som sedan sönderfaller vidare till myoner och laddade kaoner. Genom att använda grafiska neuronnätstekniker kunde AI effektivt skilja mesoner från anti-mesoner.
Denna analys, en blandning av data från LHC Run 1 och Run 2, förväntade sig en lika stor mängd materia- och antimateriesönderfall om den universella symmetrin hölls sann. Den uppmätta asymmetrin, som indikativt inte är noll och i linje med Standardmodellens förutsägelser, ytterligare bekräftad av data från CERN:s ATLAS och LHCb-experiment, markerar ett genombrott.
Dessa statistiskt signifikanta resultat, som överskrider tröskelvärdet för vetenskapligt bevis på tre sigma, ger de första tecknen på CP-brottslighet i konstiga skönhetsmesoners sönderfall, vilket leder forskarna in i outforskade områden inom partikelfysik.
Förståelse av CP-Brottslighet och Dess Betydelse
Asymmetrin mellan materia och antimateria förklaras genom ett fenomen som kallas Charge Parity (CP) violation. Detta avser överträdelsen av laddningskonjugationssymmetrin (C), som relaterar partiklar med antipartiklar, och paritetssymmetrin (P), som involverar systemets rums koordinater. Även om CP-brottslighet är inkluderat i Standardmodellen för partikelfysik genom Cabibbo-Kobayashi-Maskawa-matrisen, är den observerade nivån av CP-brottslighet inte tillräcklig för att förklara dominansen av materia över antimateria i universum.
Viktiga Frågor och Utmaningar
En viktig fråga som väcks av dessa resultat är: ”Hur leder den observerade nivån av CP-brottslighet på kvantnivå till den makroskopiska dominansen av materia över antimateria i universum?” Denna fråga ligger i kärnan av vår förståelse av kosmologi och partikelfysik. Dessutom står forskare inför utmaningen att förena den observerade CP-brottsligheten med bristen på tillräckligt med bevis för att förklara asymmetrin mellan materia och antimateria i universum. Det är också kontroversiellt om det kan finnas ny fysik bortom Standardmodellen som kan förklara denna diskrepans.
Fördelar och Nackdelar med AI inom Partikelfysik
En fördel med att använda AI, särskilt neuronnätstekniker inom partikelfysik, är möjligheten att bearbeta och analysera stora dataset med större noggrannhet och hastighet än traditionella metoder. Det kan dock finnas en nackdel i den svarta-box-naturen hos vissa AI-algoritmer, där det blir svårt att spåra hur AI kom fram till sina slutsatser, vilket utgör ett problem för validering och tolkning av resultat.
Relevanta Länkar
För mer direkt information om ämnet asymmetri mellan materia och antimateria och rollen av artificiell intelligens inom partikelfysik, kan följande huvuddomäner besökas:
– CERN
– LHC-projektet
– ATLAS-experimentet
– LHCb-experimentet
Det är viktigt att notera att inom fältet för partikelfysik och den bredare kosmologiska omfattningen, pågår aktiv forskning som testar och utökar teorierna och modellerna relaterade till frågor som behandlas här. Därför spelar resultaten producerade av CERN en avgörande roll i att skjuta gränserna för vår förståelse av universum.