CERN科学家们跃入人工智能领域揭示了物质-反物质差异

欧洲核子研究中心(CERN)的开创性人工智能应用揭示了宇宙物质不平衡

欧洲核子研究中心(CERN)的研究人员采取了一种革命性方法,将人工智能(AI)纳入对复杂科学数据的处理中。这种技术和科学的融合导致了一个关于宇宙中物质和反物质平衡的惊人揭示。

几十年来,科学共识是,宇宙的创生导致了物质和反物质的等量产生,这是宇宙能量平衡的重要原则。然而,新发现表明这种信念存在根本性的缺陷。当前的证据指向自大爆炸发生约138亿年以来,物质远远超过反物质。

这种失衡所带来的难题使物理学家们困惑,因为目前的标准模型粒子物理学未能提供令人满意的解释。因此,对这种不对称性的调查持续进行着。

在CERN探察介子混合

欧洲核子研究中心(LHC)的大型强子对撞机已成为观察介子的舞台,介子是由夸克和反夸克的等量构成的亚原子粒子。科学家们对介子转化为其反物质对应物以及反之的机制进行了深入研究。

这项科学探究旨在比较衰变前的粒子数量与在混合过程中的各个时间间隔中发生的比率。为了区分介子和反介子,CERN专家们利用了“味标记”技术,这是一种由先进的AI算法增强的方法。

现代物理学中人工智能的必要性

利用一种人工智能算法,CERN科学家们有效地处理了涵盖了50万个奇异美丽介子衰变成两个缪子和带电开桨子的样本。这种介子由奇异夸克和底夸克组成,而缪子和开桨子分别是电子的重量级亲戚和介子的类型。

这种设计成图形神经网络的算法通过聚合围绕粒子和衰变产物的数据来敏锐地辨别特征。

从第二个LHC运行所编制的数据以及以前运行的数据显示了物质和反物质对称性存在显著差距,这与标准模型的预测一致,也与其他CERN实验(如ATLAS和LHCb)的发现一致。此外,这些数据达到了研究人员普遍认可的统计显著性阈值,标志着在奇异美丽介子的衰变中首次检测到CP破坏。

CERN科学家利用人工智能(AI)来探讨物质-反物质不对称性之间的关系,不仅在物理学和人工智能之间创造了一个令人兴奋的交集,同时也促使我们重新审视我们对宇宙的核心认识。以下提供了关于所提供文章的附加内容:

理解物质和反物质不对称的更大画面
大爆炸之后,理论上应该存在相等数量的物质和反物质。然而,我们所能观察到的宇宙主要由物质构成,这引发了一个重要问题:反物质到底发生了什么?有几种理论已被提出,包括CP破坏的可能性,这是涉及控制物质和反物质的物理定律之间差异的问题。CERN的AI增强研究通过为CP破坏提供了前所未有的精度数据,为这些理论提供了贡献。

重要问题与答案:
什么是CP破坏? CP破坏指的是电荷共轭(C)对称性和空间反演(P)对称性的组合破坏。在粒子物理学中,如果这些对称性被破坏,可能解释为什么宇宙并非由物质和反物质的等量混合物构成。

人工智能如何促进CERN的研究? 人工智能可以比传统方法更快更准确地处理和分析大量数据。在探测亚原子粒子行为以及区分粒子和反粒子的复杂性中,AI是一个无价的工具。

主要挑战或争议:
在粒子物理研究中实现人工智能并非没有挑战。其中之一是AI模型的解释性以及对依赖“黑匣子”解决方案却未完全理解决策是如何做出的担忧。另一个挑战是确保AI生成的数据的准确性和可靠性。

优势与劣势:
使用AI的主要优势在于其能够处理和分析人类无法胜任的大量数据,从而可能引发开创性的发现。然而,对AI的依赖可能导致过度依赖技术,进而可能忽视较为简单的、更传统的方法,这些方法可能提供洞察或在方法学上导致创新。

对于那些有兴趣进一步探索欧洲核子研究中心及其研究领域的人来说,以下是官方链接:CERN

CERN在AI方面的进展为理解基本物理定律迈出了关键的一步,也有望解开科学中最深刻的谜团之一——为什么我们的宇宙主要由物质构成。这可能不仅对理论物理学具有深远影响,而且对理解宇宙的演化和本质也有帮助。

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