Il CERN utilizza l'intelligenza artificiale per concludere che l'equilibrio tra materia e antimateria è stato alterato da tempo

Gli scienziati del Centro europeo per la ricerca nucleare (CERN) non sono rimasti esclusi dal boom dell'intelligenza artificiale (IA) e hanno iniziato a usarla per analizzare i dati scientifici. Una delle scoperte fatte con questa moderna tecnologia è che la quantità di materia e antimateria nell'universo non è uguale.

Fin dalla scoperta dell'antimateria, gli scienziati hanno creduto che l'universo fosse in equilibrio e che la quantità di materia e antimateria fosse uguale, requisito indispensabile per l'equilibrio energetico dell'universo. Ma sembra che questa regola fondamentale sia sbagliata.

Gli scienziati sono giunti alla conclusione che durante il Big Bang, 13,8 miliardi di anni fa, si sono effettivamente create quantità uguali di materia e antimateria. Tuttavia, sembra che l'equilibrio delle forze in natura non sia stato mantenuto per tutto questo tempo e che la quantità di materia sia ora significativamente superiore a quella di antimateria.

I fisici delle particelle hanno cercato di spiegare questa discrepanza con il Modello Standard, ma le spiegazioni non hanno dato risultati, quindi lo studio di questa asimmetria continua.

Che cos'è il meson mixing?

Al Large Hadron Collider (LHC) del CERN, gli scienziati hanno osservato i mesoni, particelle subatomiche composte da un numero uguale di quark e antiquark, decadere in particelle più leggere, trasformarsi in antimesoni e tornare indietro in un processo chiamato meson mixing.

I ricercatori si sono chiesti se il processo di conversione dei mesoni in antimesoni sia diverso dal processo inverso. Pertanto, hanno voluto contare il numero di particelle prima del decadimento e confrontarlo con il rapporto in diversi momenti del processo di miscelazione.

Per raggiungere questo obiettivo, gli scienziati del CERN dovevano identificare con precisione i mesoni dagli antimesoni all'LHC. Hanno utilizzato un approccio chiamato flavour tagging, implementato con l'aiuto di un algoritmo avanzato di intelligenza artificiale.

Perché era necessaria l'intelligenza artificiale

Gli scienziati del CERN hanno utilizzato un algoritmo di intelligenza artificiale per elaborare un campione contenente 500.000 decadimenti del mesone strano e bello in una coppia di muoni e kaoni carichi. Il mesone strano e bello è composto da un quark strano e da un antiquark inferiore, mentre il muone è molto simile all'elettrone ma pesa 207 volte di più. Anche il kaon è un tipo di mesone.

L'algoritmo di intelligenza artificiale utilizza una tecnica chiamata rete neurale a grafo. Può determinare con precisione le caratteristiche raccogliendo informazioni sulle particelle che circondano lo strano mesone bello e su quelle che si formano da esso.

I dati su 500.000 decadimenti provengono dall'esecuzione 2 di LHC, che i ricercatori hanno poi combinato con i dati dell'esecuzione 1. Se esistesse la simmetria tra materia e antimateria, il risultato netto di queste misurazioni avrebbe dovuto essere pari a zero. Tuttavia, il risultato netto non era zero ed era simile alle previsioni del Modello Standard.

Inoltre, i risultati sono coerenti con i dati di altri esperimenti del CERN, come ATLAS e LHCb. Il comunicato stampa sottolinea anche che i risultati sono esattamente paragonabili agli esperimenti effettuati con LHCb, un rivelatore progettato per effettuare misurazioni precise.

I risultati ottenuti da questi esperimenti sono stati anche statisticamente significativi, in quanto hanno raggiunto la soglia di tre sigle comunemente utilizzata dai ricercatori. Il comunicato stampa aggiunge che si tratta della prima prova della violazione CP nel decadimento di un mesone strano bello.