ИИ открыл неизвестную физику в четвертом состоянии материи

Физики с помощью ИИ обнаружили ранее скрытые правила, регулирующие взаимодействие частиц в плазме, четвертом состоянии материи. Новое исследование было сосредоточено на изучении взаимодействия частиц в пылевой плазме. При этом ИИ смог воспроизвести сложные односторонние силы, когда одна частица воздействует на другую иначе, чем та реагирует в ответ, а также помог опровергнуть давно устоявшиеся предположения о поведении этих сил. Ученые показали, что искусственный интеллект может делать больше, чем просто анализировать данные или делать прогнозы. Он может помочь открыть совершенно новые законы физики, пишет Фокус.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Пылевая плазма — что это?

Новое исследование предлагает одно из самых подробных на сегодняшний день описаний физики, управляющей пылевой плазмой. Она состоит из ионизированного газа, заполненного взаимодействующими заряженными частицами, включая мельчайшие частицы пыли. Используя ИИ физики смогли описать асимметричные силы между частицами с точностью более 99%.

Плазму часто называют четвертым состоянием материи. В этом состоянии газ ионизируется, то есть электроны и ионы свободно движутся и создают уникальные свойства, такие как электропроводность. Плазма составляет около 99,9% видимой Вселенной, от солнечного ветра, исходящего от Солнца, до молний на Земле.

Пылевая плазма включает в себя дополнительные заряженные частицы пыли и встречается во многих средах, от колец Сатурна до ионосферы Земли. На Земле пылевая плазма может образовываться во время лесных пожаров, когда сажа смешивается с дымом. Эти заряженные частицы могут нарушать работу радиосвязи.

Новая физика в плазме

Физики провели наблюдение в контролируемых условиях, как частицы реагируют на различные силы в пылевой плазме. Ученые создали метод томографической визуализации для регистрации трехмерного движения частиц. Лазерный луч перемещается по камере с плазмой, а высокоскоростная камера записывает изображения. Затем эти снимки объединяются для восстановления положения десятков частиц во времени, что позволяет детально отслеживать их движение.

ИИ успешно воспроизвел сложные взаимодействия в плазме, включая асимметричные силы между частицами. Физики сравнивают это поведение с двумя лодками, движущимися по озеру. Каждая лодка создает волны, которые влияют на другую лодку. В зависимости от их положения эти волны могут по-разному толкать или тянуть лодки. По словам физиков, они обнаружили с помощью ИИ, что ведущая частица притягивает ведомую в пылевой плазме, но ведомая всегда отталкивает ведущую. Ранее это явление предполагалось, но теперь его увидели.

ИИ опровергает две теории в физике плазмы

Результаты исследования ставят под сомнение более ранние теории. Одна из них предполагала, что электрический заряд частицы увеличивается прямо пропорционально ее размеру. Новые данные показывают, что, хотя более крупные частицы действительно несут больший заряд, эта зависимость более сложная и зависит от таких факторов, как плотность и температура плазмы.

Другая теория предполагала, что силы между частицами экспоненциально уменьшаются с расстоянием, причем это уменьшение не зависит от размера частицы. ИИ показал, что размер частиц влияет на скорость ослабления этих сил.

Как уже писал Фокус, физики показали, что можно объяснить сложные квантовые явления, такие как эксперимент с двумя щелями, с помощью классической физики.

Напоминаем также, что 24 апреля исполнилось 36 лет космическому телескопу Хаббл. Фокус выбрал лучшие фотографии космоса, сделанные обсерваторией NASA.

При написании материала использованы источники: PNAS, Science Daily.