Ученые из Европейского Центра Ядерных Исследований (CERN) не остались в стороне от бума искусственного интеллекта (ИИ) и начали использовать его в анализе научных данных. Одно из открытий, сделанное с использованием этой современной технологии заключается в том, что количество материи и антиматерии во вселенной не одинаково.

Со времени открытия антиматерии ученые считали, что во вселенной существует равновесие, количество материи и антиматерии одинаково, что является обязательным условием для равновесия энергии во вселенной. Но похоже это фундаментальное правило ошибочно.

Ученые пришли к выводу, что во время Большого взрыва 13,8 миллиардов лет назад действительно образовалось равное количество материи и антиматерии. Но похоже за все это время баланс сил в природе не сохранился, и сейчас количество материи существенно превышает количество антиматерии.

Физики элементарных частиц пытались объяснить это расхождение со Стандартной моделью, но объяснения не дали результатов, поэтому исследование этой асимметрии продолжается.

Что такое смешивание мезонов?

На Большом адронном коллайдере (LHC) CERN ученые наблюдали мезоны - субатомные частицы, состоящие из равного количества кварков и антикварков, которые распадаются на более легкие частицы, превращаются в антимезоны и обратно в процессе, называемом смешиванием мезонов.

Исследователи задавались вопросом, отличается ли процесс превращения мезона в антимезон от обратного процесса. Поэтому они хотели подсчитать количество частиц перед распадом и сравнить его с соотношением в разных периодах процесса смешивания.

Чтобы достичь этого, ученым из CERN нужно было точно идентифицировать мезоны от антимезонов в LHC. Они использовали подход под названием flavor tagging, который был осуществлен с помощью усовершенствованного алгоритма AI.

Для чего понадобился искусственный интеллект

Ученые CERN использовали алгоритм искусственного интеллекта для обработки образца, содержащего 500 000 распадов странного красивого мезона на пару мюонов и заряженных каонов. Странный красивый мезон состоит из странного кварка и нижнего антикварка, тогда как мюон очень похож на электрон, но весит в 207 раз больше. Каон также является разновидностью мезона.

Алгоритм искусственного интеллекта использует технику, называемую графовой нейронной сетью. Он может точно определять характеристики, собирая информацию о частицах, окружающих удивительный красивый мезон, и тех, что образуются из него.

Данные о 500 000 распадов поступили из Прогона №2 LHC, которые затем исследователи объединили с данными, полученными из Прогона №1. Если бы симметрия материи и антиматерии существовала, чистый результат этих измерений должен был равняться нулю. Однако совокупный результат не был нулевым и оказался подобным прогнозам, сделанным с помощью Стандартной модели.

Кроме того, результаты совпали с данными, полученными из других экспериментов CERN, таких как ATLAS и LHCb. В пресс-релизе также указано, что результаты были точно сопоставимы с опытами, сделанными с помощью LHCb, детектора, предназначенного для выполнения точных измерений.

Результаты, полученные в ходе этих экспериментов, также были статистически значимыми, поскольку они соответствовали порогу трех сигм, который обычно используют исследователи. В пресс-релизе добавляется, что это первое свидетельство нарушения CP при распаде удивительного красивого мезона.