Ο καθηγητής Mark Thomson, ο Βρετανός φυσικός που θα αναλάβει την ηγεσία του CERN την 1η Ιανουαρίου του 2026, θεωρεί ότι η η τεχνητή νοημοσύνη πρόκειται να φέρει επανάσταση στη θεμελιώδη φυσική και θα μπορούσε μας δείξει την μοίρα του σύμπαντος.
Η πρόοδος που θα φέρει στη φυσική των σωματιδίων θα είναι συγκρίσιμη με την ανακάλυψη δομών πρωτεϊνών με την βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης που χάρισε στους επιστήμονες του Google DeepMind Βραβείο Νόμπελ τον Οκτώβριο (Βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2024). Στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) χρησιμοποιούνται παρόμοιες στρατηγικές για την ανίχνευση απίστευτα σπάνιων γεγονότων στα οποία βασίζεται η ερμηνεία του πώς τα σωματίδια απέκτησαν μάζα τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και αν το σύμπαν μας θα μπορούσε να βρίσκεται στα πρόθυρα μιας καταστροφικής κατάρρευσης.
Υπενθυμίζεται ότι το CΕRΝ σχεδιάζει τον Μελλοντικό Κυκλικό Επιταχυντή ( FCC), μπροστά στον οποίο ο σημερινός Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) θα φαίνεται νάνος. Κάποιοι δεν έχουν πειστεί για την αναγκαιότητα του νέου επιταχυντή, δεδομένης της έλλειψης νεώτερων εντυπωσιακών αποτελεσμάτων στον LHC μετά την ανακάλυψη-ορόσημο του μποζονίου Higgs το 2012. Η Γερμανία έχει περιγράψει την πρόταση κατασκευής του FCC, που θα κοστίσει 17 δισεκατομμύρια δολάρια, ως μη προσιτή. Ωστόσο, ο Thomson υποστηρίζει πως η τεχνητή νοημοσύνη έχει δώσει νέα ώθηση στην αναζήτηση νέας φυσικής σε υποατομική κλίμακα – και ότι σημαντικές ανακαλύψεις θα μπορούσαν να συμβούν μετά το 2030, όταν μια σημαντική αναβάθμιση θα ενισχύσει την ένταση της δέσμης του LHC κατά δέκα φορές.
Αυτό θα επιτρέψει νέες παρατηρήσεις σχετικά με το μποζόνιο Χιγκς – θα διερευνηθεί η παραγωγή όχι ενός, αλλά δύο μποζονίων Χιγκς ταυτόχρονα. Αυτό θα επιτρέψει στους επιστήμονες να ανιχνεύσουν το φαινόμενο που ονομάζεται αυτοσύζευξη Χιγκς.
Η αυτοσύζευξη Higgs
O μηχανισμός Brout-Englert-Higgs (BEH) αποτελεί τον πυρήνα της θεωρίας του μικρόκοσμου των στοιχειωδών σωματιδίων. Αυτή η θεωρία, που συνήθως αναφέρεται ως Καθιερωμένο Πρότυπο, περιγράφει τα θεμελιώδη συστατικά της ύλης και τις αλληλεπιδράσεις τους. Επιπλέον εισάγει ένα νέο πεδίο, το πεδίο Higgs, μέσα από το οποίο οι φορείς της ασθενούς αλληλεπίδρασης, τα ασθενή μποζόνια W± και Z αποκτούν μάζα, ενώ οι φορείς της ηλεκτρομαγνητικής αλληλεπίδρασης παραμένουν χωρίς μάζα. Η διέγερση αυτού του πεδίου είναι ένα φυσικό σωματίδιο, το σωματίδιο Higgs, το οποίο ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά το 2012, από τις ερευνητικές ομάδες ATLAS και CMS στο CERN.
O μηχανισμός BEH προβλέπει επίσης ότι το πεδίο Higgs μπορεί να αλληλεπιδράσει με τον εαυτό του, με άλλα λόγια, ένα μόνο (εικονικό) μποζόνιο Higgs μπορεί να διασπαστεί σε δυο μποζόνια Higgs. H παρατήρηση και η μέτρηση αυτής της ιδιο-αλληλεπίδρασης, ή της «αυτo-σύζευξης Higgs», θα ήταν η απόλυτη επιβεβαίωση της θεωρίας γέννησης της μάζας, ενώ κάθε απόκλιση από το Καθιερωμένο Πρότυπο θα άνοιγε ένα παράθυρο για νέες θεωρίες φυσικής.
Δυστυχώς όμως, η θεωρία προβλέπει πως ο αριθμός παραγωγής των ζευγών Higgs είναι πολύ σπάνιος όταν συγκρούονται πρωτόνια – περίπου χίλιες φορές μικρότερος από τον ρυθμό παραγωγής ενός μόνο μποζονίου Higgs. Και τα πράγματα γίνονται χειρότερα, διότι δεν προκύπτουν όλα τα ζεύγη Higgs μόνο εξαιτίας της «αυτo-σύζευξης Higgs». Επομένως, απαιτείται τεράστιος όγκος πειραματικών δεδομένων για την ανίχνευση αυτής της διαδικασίας, καθιστώντας αναγκαία την αναβάθμιση του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) προς έναν υψηλής φωτεινότητας Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (HL-LHC). Ο LHC μπορεί να παράγει έως ένα δισεκατομμύριο συγκρούσεις πρωτονίων ανά δευτερόλεπτο. Ο μελλοντικός HL-LHC θα αυξήσει κατά πέντε έως επτά φορές αυτό τον αριθμό, γνωστό ως «φωτεινότητα» στους σωματιδιακούς φυσικούς. (Διαβάστε σχετικά ΕΔΩ: Το πείραμα ATLAS ψάχνει για ζεύγη σωματιδίων Higgs και ΕΔΩ: Η αλληλεπίδραση του σωματιδίου Higgs με τον εαυτό του)
Δύο μποζόνια Χιγκς εμφανίζονται μαζί ταυτόχρονα εξαιρετικά σπάνια και όταν εμφανίζονται διασπώνται σχεδόν ακαριαία σε άλλα γνωστά σωματίδια. Πριν από πέντε χρόνια θεωρούσαν ότι η ανίχνευσή τους ήταν πέρα από τις δυνατότητες του LHC. «Τώρα είμαι σίγουρος ότι θα κάνουμε μια καλή μέτρηση», είπε ο Thomson.
Η διερεύνηση της αυτοσύζευξης Higgs είναι κρίσιμη για να κατανοήσουμε πώς, ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου μετά την Μεγάλη Έκρηξη, μια αλλαγή στο πεδίο Higgs είχε ως αποτέλεσμα τα σωματίδια να αποκτήσουν ξαφνικά μάζα. Θα μπορούσε επίσης να μας αποκαλύψει αν το πεδίο Higgs έχει φτάσει σε μια τελική, σταθερή κατάσταση ηρεμίας ή αν θα ήταν δυνατή μια άλλη δραστική μετάβαση στο μέλλον, ένα σενάριο σύμφωνα με το οποίο το σύμπαν εξατμίζεται σχεδόν ακαριαία. Το Καθιερωμένο Πρότυπο των στοιχειωδών σωματιδίων θεωρεί ότι αυτό είναι μια πιθανότητα – αλλά δεν χρειάζεται να πανικοβληθούμε.
«Δεν είναι κάτι που θα μπορούσε να συμβεί σε μια χρονική κλίμακα που να έχει κάποια σχέση με τον χρόνο ζωής των αθρώπων, ούτε καν και με τον χρόνο ζωής των άστρων. Όμως το αν θα μπορούσε να συμβεί κάτι τέτοιο, είναι μια επιστημονική ερώτηση», δήλωσε ο Δρ Dr Matthew McCullough, θεωρητικός φυσικός στο CERN. Σύμφωνα με τον Mark Thomson: «Αν βλέπαμε την αυτοσύζευξη του Χιγκς να είναι διαφορετική από την τρέχουσα θεωρία μας, αυτό θα ήταν μια άλλη τεράστια, ανακάλυψη. Και κανείς δεν το ξέρει μέχρι να πραγματοποιηθεί η μέτρηση».
Η τεχνητή νοημοσύνη εισάγεται πλέον σε κάθε πτυχή της λειτουργίας του LHC, από την απόφαση ποιά δεδομένα θα συλλεχθούν μέχρι τον τρόπο ερμηνείας τους.
Οι επιστήμονες ήλπιζαν από καιρό ότι ο LHC θα μπορούσε να δημιουργήσει σκοτεινή ύλη. Αλλά δεδομένου ότι η φύση της σκοτεινής ύλης είναι εντελώς άγνωστη, η αναζήτησή της είναι μια πρόκληση. Η τεχνητή νοημοσύνη θα μπορούσε να βοηθήσει να λύσει αυτό το παζλ, σύμφωνα με τον Thomson. «Μπορείτε να αρχίσετε να κάνετε πιο περίπλοκες ερωτήσεις ανοιχτού τύπου. Αντί να ψάχνετε για μια συγκεκριμένη υπογραφή, κάντε την ερώτηση: «Υπάρχει κάτι μη-αναμενόμενο σε αυτά τα δεδομένα;»
Κατηγορίες:HIGGS, ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ, ΣΥΜΠΑΝ, LHC
physicsgg 
Σχολιάστε