A fizikusok azáltal, hogy megtanítottak egy gépet kvantumtrükkök elsajátítására, a hidrogén furcsa, új fázisát fedezték fel szilárd formában. Bár ez a felfedezés egyelőre pusztán elméleti, segíthet nekünk jobban megérteni az anyag viselkedését a legkisebb léptéktől a világegyetem legnagyobb bolygóinak belső mechanikájáig.
Egy nemzetközi kutatócsoport által felfedezett szilárd hidrogén új fázisa követte a modell hidrogénmolekulák extrém körülmények közötti demonstrációját: Élelmiszer-analógiával élve alakjuk narancshalomként egymásra rakott gömbökből tojáshoz hasonlóvá alakult.
A hidrogén általában nagyon alacsony hőmérsékletet és nagyon magas nyomást igényel Szilárd forma. Ennek a fázisváltozásnak az új gépi tanulási vizsgálatával a tudósok megtalálták az új molekuláris elrendezést.
„Azzal a nem túl ambiciózus céllal kezdtük, hogy finomítsuk valaminek az elméletét, amit ismerünk.” Mondja Scott Jensen, az Illinois Urbana-Champaign Egyetem fizikusa.
„Sajnos, vagy talán szerencsére, ez érdekesebb volt ennél. Megjelent ez az új viselkedés. Valójában ez volt a domináns viselkedés magasabb hőmérsékleten és nyomáson, aminek a régi elméletben semmi jele nem volt.”
A frissített gépi tanulási algoritmus fontos szerepet játszott a kutatásban: több száz kvantumjelenség-tanulmány helyett több ezer atom működését tudta modellezni.
A kutatók az ún Quantum Monte Carlo QMC technika: Alapvetően véletlenszerű mintavételezést és valószínűségi matematikát használ, hogy megtudja, hogyan viselkednek kollektíven nagy atomcsoportok, olyan csoportok, amelyeket nehéz tanulmányozni egy tényleges kísérletben.
Az eredmények ellenőrzésére egy másik számítási módszert alkalmaztak – amely több atom kezelésére is alkalmas, de nem volt precíz. Mivel az eredmények egybevágóak, azt jelzik, hogy a továbbfejlesztett QMC technológia a tervezettnek megfelelően működik.
„A gépi tanulásról kiderül, hogy sok mindent megtanít” Mondja David Siberly fizikus, az Illinois Urbana-Champaign Egyetem munkatársa. „A korábbi szimulációk során láttuk az új viselkedés jeleit, de nem bíztunk bennük, mert csak kis számú atomot tudtunk befogadni.”
„A gépi tanulási modellünkkel teljes mértékben kihasználhatjuk a legpontosabb módszerek előnyeit, és láthatjuk, mi is történik valójában.”
Egyszerűen fogalmazva, a gépi tanulási összetevő javította a szimulációk pontosságát és tartományát, amelyet a tudósok futtathatnak, felhasználva a meglévő adatokat és a múltbeli szimulációkat, hogy a jövőbeni szimulációkat pontosabbá tegyék becsléseik tekintetében.
A hidrogén nemcsak a legelterjedtebb elem az univerzumban, hanem az egyes atomjai közül a legegyszerűbb is: egy proton és egy elektron. Ez azt jelenti, hogy a hidrogénnel kapcsolatos új felfedezések szinte minden másra hatással lehetnek a fizikában.
Jelenleg még túl korai megmondani, mit jelent a szilárd hidrogén új fázisa, és további kísérletekre és szimulációkra van szükség ahhoz, hogy közelebbről megvizsgáljuk. A hidrogénnel teli bolygók, például a Jupiter és a Szaturnusz tanulmányozása azonban csak egy olyan terület, ahol ez a további ismeretek hasznosak lehetnek.
„Mindent meg akarunk érteni, ezért azokkal a rendszerekkel kell kezdenünk, amelyeket megtámadhatunk” Mondja Cyberly. „A hidrogén egyszerű, ezért érdemes tudni, hogy bírjuk.”
ban publikált kutatás Fizikai áttekintő levelek.
More Stories
A SpaceX Polaris Dawn űrszondájának legénysége a valaha volt legveszélyesebb űrsétára készül
Egy őskori tengeri tehenet evett meg egy krokodil és egy cápa a kövületek szerint
Egyforma dinoszaurusz-lábnyomokat fedeztek fel két kontinensen