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.
„Utazási specialista. Tipikus közösségi média tudós. Az állatok barátja mindenhol. Szabadúszó zombinindzsa. Twitter-barát.”
More Stories
A SpaceX 23 Starlink műholdat indított Floridából (fotók)
A Voyager 1 visszaküldi az adatokat, miután a NASA távolról megjavította a 46 éves szondát | hely
Úttörő új elv – Koreai kutatók forradalmi jelenséget fedeztek fel a folyadékkristályokban