Inteligencia artificial para investigar el bosón de Higgs y averiguar por qué la materia tiene masa
CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN / FÍSICA.
El bosón de Higgs fue descubierto en el acelerador de partículas LHC (Large Hadron Collider, o Gran Colisionador de Hadrones) del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) en 2012.
Esta misteriosa partícula, apodada la Partícula de Dios, desempeña un papel fundamental en el Modelo Estándar de la física de partículas, dotando de masa a partículas elementales como los quarks mediante sus interacciones. La interacción del bosón de Higgs con los quarks más pesados de "tercera generación" (los quarks T y B) se ha observado y se ha comprobado que concuerda con el Modelo Estándar. Sin embargo, investigar sus interacciones con los quarks más ligeros de "segunda generación", como el quark C, y los quarks más ligeros de "primera generación" (los quarks U y D, que constituyen los componentes básicos de los núcleos atómicos) sigue siendo un reto formidable, que deja sin respuesta la pregunta de si el bosón de Higgs es responsable de generar las masas de los quarks que componen la materia ordinaria. Los investigadores estudian las interacciones del bosón de Higgs observando cómo la partícula se desintegra en, o se produce con, otras partículas, en colisiones protón-protón de alta energía en el LHC.
El experimento CMS. Foto: CERN.
El equipo científico del Experimento CMS del CERN ha presentado los resultados de la primera búsqueda de la desintegración de un bosón de Higgs en un par de quarks C, en colisiones donde el bosón de Higgs se forma junto con dos quarks T. Utilizando técnicas de vanguardia de inteligencia artificial, esta novedosa búsqueda ha permitido establecer los límites más estrictos hasta la fecha sobre la interacción entre el bosón de Higgs y el quark C.
La producción de un bosón de Higgs en asociación con un par de quarks T, con la desintegración del bosón de Higgs en pares de quarks, no solo es un proceso poco común en el LHC, sino que es particularmente difícil de distinguir de los resultados corrientes de otras colisiones. Esto se debe a que los quarks producen inmediatamente "chorros" de hadrones que recorren solo una corta distancia antes de desintegrarse, lo que dificulta especialmente la identificación de chorros originados por quarks C creados en la desintegración de un bosón de Higgs a partir de chorros originados por otros tipos de quarks. Hay muchas dificultades con los métodos de identificación tradicionales para reconocer eficazmente esos chorros originados por quarks C. La necesidad de técnicas de discriminación más avanzadas resulta evidente.
Esto último puede que ahora haya comenzado a conseguirse.
Con esta búsqueda, se materializó un cambio de paradigma en las técnicas de análisis, tal como explica Sebastian Wuchterl, investigador del CERN. Dado que los quarks C son más difíciles de etiquetar que los quarks B, los autores de la investigación se basaron en técnicas innovadoras de aprendizaje automático (una modalidad de inteligencia artificial) para separar la señal de interés de todas las demás.
Una de las técnicas empleadas se utilizó previamente para forjar ChatGPT. Ahora ha sido adaptada para clasificar los resultados de colisiones de partículas en vez de para dialogar. Utilizando datos recopilados entre 2016 y 2018, combinados con los resultados de búsquedas previas sobre la desintegración del bosón de Higgs en quarks C mediante otros procesos, el equipo del CMS estrechó más que nunca antes el cerco en torno a los límites para la interacción entre el bosón de Higgs y el quark C, consiguiendo una mejora en esa acotación de alrededor del 35% en comparación con las acotaciones previas.
"Nuestros hallazgos representan un gran avance", afirma Jan van der Linden, de la Universidad de Gante en Bélgica y coautor del estudio. "Con más datos de las próximas colisiones del LHC y técnicas de análisis mejoradas, podríamos obtener información directa sobre la interacción del bosón de Higgs con los quarks C en el LHC, una tarea que se creía imposible hace unos años".
Por: Redacción.
Sitio Fuente: NCYT de Amazings