Fizikçiler hidrojen için garip yeni bir teorik aşama keşfetti: ScienceAlert

Fizikçiler, bir makineye bazı kuantum hilelerini öğrenmesini öğreterek, hidrojenin katı haldeki yeni, garip bir fazını keşfettiler. Bu keşif şimdilik tamamen teorik olmakla birlikte, evrendeki en küçük ölçeklerden en büyük gezegenlerin iç mekaniğine kadar maddenin davranışını daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.

Uluslararası bir araştırma ekibi tarafından keşfedilen bu yeni katı hidrojen aşaması, modelin aşırı koşullar altında hidrojen moleküllerini göstermesini takip etti: Bir gıda benzetmesi kullanmak gerekirse, şekilleri bir portakal yığını gibi istiflenmiş kürelerden yumurtaya çok benzeyen bir şeye dönüştü.

Hidrojen normalde çok düşük sıcaklıklar ve çok yüksek basınçlar gerektirir. Katı form. Bilim adamları, bu özel faz değişimine ilişkin yeni bir makine öğrenimi çalışmasıyla yeni moleküler düzenlemeyi buldular.

“Bildiğimiz bir şeyin teorisini geliştirmek gibi pek de iddialı olmayan bir hedefle başladık.” o diyor Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden fizikçi Scott Jensen.

“Maalesef ya da belki de neyse ki, bundan daha ilginçti. Bu yeni davranış ortaya çıktı. Aslında bu, eski teoride hiçbir ipucu olmayan, daha yüksek sıcaklık ve basınçlardaki baskın davranıştı.”

Güncellenen makine öğrenimi algoritması, araştırmada önemli bir rol oynadı: yüzlerce sayısız kuantum olgusu çalışması yerine binlerce atomun eylemlerini modelleyebildi.

Araştırmacılar, bilinen şeyin geliştirilmiş bir versiyonunu kullandılar. Kuantum Monte Carlo QMC tekniği: Temel olarak, gerçek bir deneyde incelenmesi zor olan büyük atom gruplarının toplu olarak nasıl davrandığını görmek için rastgele örnekleme ve olasılık matematiğini kullanır.

Sonuçları doğrulamak için ikinci bir hesaplama yöntemi -biri daha fazla atomu işleyebilen, ancak kesinliği olmayan- kullanıldı. Sonuçlar uyumlu olduğundan, geliştirilmiş QMC teknolojisinin amaçlandığı gibi çalıştığını gösterirler.

“Makine öğrenimi bize çok şey öğretiyor” o diyor Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi’nden fizikçi David Siberly. “Önceki simülasyonlarda yeni davranış belirtileri gördük, ancak onlara güvenmedik çünkü yalnızca az sayıda atomu barındırabiliyorduk.”

“Makine öğrenimi modelimiz ile en doğru yöntemlerden tam anlamıyla yararlanabiliyor ve gerçekte neler olup bittiğini görebiliyoruz.”

Basitçe söylemek gerekirse, makine öğrenimi bileşeni, gelecekteki simülasyonları tahminleri açısından daha doğru hale getirmek için mevcut verileri ve geçmiş simülasyonları kullanarak bilim adamlarının çalıştırabileceği simülasyonların doğruluğunu ve aralığını iyileştirdi.

Hidrojen, evrende yalnızca en bol bulunan element değil, aynı zamanda atomları açısından da en basit olanıdır: bir proton ve bir elektron. Bu, hidrojen hakkındaki yeni keşiflerin fizikteki hemen hemen her şeyi etkileyebileceği anlamına gelir.

Şu anda, katı hidrojenin bu yeni aşamasının ne anlama geldiğini söylemek için henüz çok erken ve buna daha yakından bakmak için daha fazla deney ve simülasyon gerekiyor. Bununla birlikte, Jüpiter ve Satürn gibi hidrojenle dolu gezegenlerin incelenmesi, bu ek anlayışın yararlı olabileceği alanlardan yalnızca biridir.

“Her şeyi anlamak istiyoruz, bu yüzden saldırabileceğimiz sistemlerle başlamalıyız.” o diyor Siber olarak. “Hidrojen basittir, bu yüzden onunla başa çıkabileceğimizi bilmeye değer.”

Araştırma yayınlandı Fiziksel inceleme mektupları.