Wyobraź sobie, że trzymasz w rękach instrukcję do największego zestawu LEGO we wszechświecie. Wiesz już, jak wygląda większość klocków, znasz nawet sposób ich łączenia. Ale jest jeden problem: nie masz pojęcia, dlaczego niektóre z nich są cięższe od innych. I wtedy wchodzi on — cały na biało — bozon Higgsa. Cząstka, która nadaje masę. Tylko że... robi to po cichu. A jak chodzi o kwarki powabne, to już w ogóle dzieje się to właściwie bezszelestnie. Co zrobić z tą "wiedzową wyrwą"? Badacze z CERN-u już to wiedzą.
Większość z nas żyje dzięki kwarkom górnym i dolnym — to one budują protony i neutrony, czyli materię, z której jesteśmy "zrobieni". Ale powabne? To średnia liga. Zbyt ciężkie, by być pospolite, zbyt lekkie, by robić w świecie swoisty "fizyczny show". Są niesamowicie nieuchwytne. Istnieją przez bilionowe ułamki sekundy. Znikają, zanim zdążysz mrugnąć, zostawiając po sobie jedynie ślady — kilka rozbłysków, odłamków, ledwie widocznych odchyleń w danych.
Pobawmy się w chowanego. Niemal niemożliwego do wygrania
Spróbuj znaleźć jedno ziarenko brokatu na środku Sahary. Właśnie tak wygląda analiza sygnałów, gdy próbujesz wychwycić rozpad bozonu Higgsa na parę kwarków powabnych. Szansa, że taki rozpad w ogóle zajdzie w jednym z 70 miliardów zderzeń? Margines błędu jest wręcz kosmicznie wielki.
A kiedy już rozpad nastąpi, jego efekt końcowy nie różni się prawie niczym od zwykłych dżetów cząstek, które wylatują z każdej strony przy zderzeniu protonów. Jeden wielki hałas. Informacyjny szum. I weź teraz — człowieku — cokolwiek tam znajdź. Da się? Pozornie się nie da. Wtem — wchodzi AI i mówi: "dam radę!"
Gdzie człowiek nie może
Tam AI pośle.
Mamy dwa kolejne problemy w tym eksperymencie. Jak odróżnić dżety powabne od innych? Rozwiązanie: grafowa sieć neuronowa. Analizuje geometrię cząstek, zależności, drogi rozchodzenia się. Odpowie nam na pytania: "co", "jak" i "gdzie".
Reklama
Drugi problem rzuca nam wyzwanie jeszcze trudniejsze. No, bo jak oddzielić faktyczny rozpad Higgsa od szumów z tła? Transformery. Ta sama technologia, która pozwala AI pisać wiersze, teraz służy fizykom do klasyfikowania zdarzeń subatomowych. Algorytm trenuje na setkach milionów symulacji. Uczy się rozpoznawać wzorzec — jedyny, rzadki i pożądany z punktu widzenia eksperymentu. CERN już teraz raportuje poprawę o 35% względem wcześniejszych wyników.
Fizyka na krawędzi znanego
Jeśli okaże się, że Higgs zachowuje się inaczej wobec kwarków powabnych, niż przewiduje Model Standardowy — wywrócimy do góry nogami fizykę. Być może gdzieś poza horyzontem naszych rozumów czeka nas coś jeszcze bardziej ekscytującego. Tak jak kiedyś klasyczny świat musiał ustąpić przed mechaniką kwantową, tak teraz Model Standardowy może rozejść się na szwach.
Reklama
Nie chodzi tylko o udowodnienie, że Higgs działa "równo" wobec wszystkich cząstek. Chodzi o to, że jeśli nie działa — to mamy pierwszą wyrwę w murze. Być może ustalony przez nas porządek jest nieprawidłowy, lub przynajmniej niepełny.
LHC codziennie generuje około jednego petabajta danych. To tyle, ile zmieściłbyś na ponad 200 tysięcy płyt DVD. Analizowanie tego ręcznie, to absurd. Nawet tradycyjne algorytmy miałyby problem.
Za to AI — dobrze wyszkolona, przystosowana do szumu, nauczona wyłapywać niuanse — może dotrzeć tam, gdzie człowiek nigdy by nie spojrzał. CERN już dziś planuje wykorzystać ją w kolejnych fazach eksperymentów CMS i ATLAS. Jeśli wszystko zadziała, potwierdzenie rozpadu bozonu Higgsa na kwarki powabne będzie tylko kwestią czasu. A wraz z nim — kolejny przełom w fizyce. I oby właśnie tak się stało.
