Науковці з Європейського Центру Ядерних Досліджень (CERN) не лишилися осторонь буму штучного інтелекту (ШІ) і почали використовувати його у аналізі наукових даних. Одне з відкриттів, зроблене з використанням цієї сучасної технології полягає в тому, що кількість матерії та антиматерії у всесвіті не однакова.
З часу відкриття антиматерії вчені вважали, що у всесвіті існує рівновага і кількість матерії і антиматерії однакова, що є обов’язковою умовою для рівноваги енергії у всесвіті. Але схоже це фундаментальне правило хибне.
Вчені дійшли висновку, що під час Великого вибуху 13,8 мільярдів років тому дійсно утворилась рівна кількість матерії та антиматерії. Але схоже за увесь цей час баланс сил в природі не зберігся і наразі кількість матерії суттєво переважає кількість антиматерії.
Фізики елементарних частинок намагалися пояснити цю розбіжність із Стандартною моделлю, але пояснення не дали результатів, тож дослідження цієї асиметрії триває.
Що таке змішування мезонів?
На Великому адронному колайдері (LHC) CERN вчені спостерігали мезони — субатомні частинки, що складаються з рівної кількості кварків і антикварків, які розпадаються на легші частинки, перетворюються на антимезони та назад у процесі, що називається змішуванням мезонів.
Дослідники задавалися питанням, чи відрізняється процес перетворення мезона в антимезон від зворотнього процесу. Тому вони хотіли підрахувати кількість частинок перед розпадом і порівняти його зі співвідношенням в різних періодах процесу змішування.
Щоб досягти цього, вченим з CERN потрібно було точно ідентифікувати мезони від антимезонів у LHC. Вони використали підхід під назвою flavor tagging, який був здійснений за допомогою вдосконаленого алгоритму AI.
Для чого знадобився штучний інтелект
Вчені CERN використовували алгоритм штучного інтелекту для обробки зразка, що містить 500 000 розпадів дивного красивого мезона на пару мюонів і заряджених каонів. Дивний красивий мезон складається з дивного кварка та нижнього антикварка, тоді як мюон дуже схожий на електрон, але важить у 207 разів більше. Каон також є різновидом мезона.
Алгоритм штучного інтелекту використовує техніку, яка називається графовою нейронною мережею. Він може точно визначати характеристики, збираючи інформацію про частинки, що оточують дивний красивий мезон, і тих, що утворюються з нього.
Дані про 500 000 розпадів надійшли з Прогону №2 LHC, які потім дослідники об’єднали з даними, отриманими з Прогону №1. Якщо б симетрія матерії та антиматерії існувала, чистий результат цих вимірювань повинен був дорівнювати нулю. Однак сукупний результат не був нульовим і виявився подібним до прогнозів, зроблених за допомогою Стандартної моделі.
Крім того, результати співпали з даними, отриманими з інших експериментів CERN, таких як ATLAS і LHCb. У прес-релізі також зазначено, що результати були точно співставні з дослідами, зробленими за допомогою LHCb, детектора, призначеного для виконання точних вимірювань.
Результати, отримані в ході цих експериментів, також були статистично значущими, оскільки вони відповідали порогу трьох сигм, який зазвичай використовують дослідники. У прес-релізі додається, що це перше свідчення порушення CP при розпаді дивного красивого мезона.
