Físicos descubren extraña nueva fase teórica del hidrógeno: ScienceAlert
Al enseñarle a una máquina a aprender algunos trucos cuánticos, los físicos descubrieron una nueva y extraña fase de hidrógeno en forma sólida. Aunque por ahora es puramente teórico, el descubrimiento podría ayudarnos a comprender mejor el comportamiento de la materia desde las escalas más pequeñas hasta la mecánica interna de los planetas más grandes del Universo.
Esta nueva fase de hidrógeno sólido descubierta por un equipo internacional de investigadores siguió a la presentación del modelo de moléculas de hidrógeno en condiciones extremas: para usar una analogía con los alimentos, su forma cambió de esferas apiladas como una pila de naranjas a algo que se parecía más a huevos. .
El hidrógeno generalmente requiere temperaturas muy bajas y presiones muy altas para formar un sólido. Fue a través de un nuevo estudio de aprendizaje automático de este cambio de fase particular que los científicos descubrieron la nueva disposición molecular.
“Comenzamos con el objetivo no demasiado ambicioso de refinar la teoría de algo que conocemos”, dicho físico Scott Jensen de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
«Desafortunadamente, o tal vez afortunadamente, fue más interesante que eso. Estaba apareciendo este nuevo comportamiento. De hecho, ese era el comportamiento dominante a altas temperaturas y presiones, algo que él no sabía, no había ninguna pista en el anterior». teoría.»
Un algoritmo de aprendizaje automático actualizado desempeñó un papel importante en la investigación: pudo modelar las acciones de miles de átomos en lugar de los cientos a los que se limitan muchos estudios de fenómenos cuánticos.
Los investigadores utilizaron una versión mejorada de lo que se llama el Montecarlo cuántico (QMC): Esencialmente, utiliza muestreo aleatorio y matemáticas de probabilidad para determinar cómo se comportan en masa grandes grupos de átomos, grupos que serían demasiado difíciles de estudiar en un experimento real.
Luego se utilizó un segundo método de cálculo, uno mejor capaz de manejar más átomos pero sin precisión, para verificar los resultados. Dado que los resultados coincidieron, esto sugiere que la técnica QMC mejorada funciona como se esperaba.
“El aprendizaje automático ha demostrado que nos enseña mucho” dicho físico David Ceperley de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. «Habíamos visto signos de un nuevo comportamiento en nuestras simulaciones anteriores, pero no confiábamos en ellos porque solo podíamos acomodar una pequeña cantidad de átomos».
«Gracias a nuestro modelo de aprendizaje automático, pudimos aprovechar al máximo los métodos más precisos y ver lo que realmente está sucediendo».
En pocas palabras, el componente de aprendizaje automático mejoró la precisión y el rango de simulaciones que los científicos podían ejecutar, utilizando datos existentes y simulaciones anteriores para hacer que las futuras sean más precisas en términos de estimaciones.
El hidrógeno no solo es el elemento más abundante en el Universo, sino que también es el más simple en términos de átomos individuales: un protón y un electrón. Esto significa que los nuevos descubrimientos de hidrógeno pueden afectar a casi todo lo demás en la física.
Por ahora, es demasiado pronto para saber qué significa esta nueva fase sólida de hidrógeno, y se necesita más experimentación y simulación para examinarla más de cerca. Sin embargo, el estudio de planetas llenos de hidrógeno como Júpiter y Saturno es solo un área en la que esta comprensión adicional puede ser útil.
“Queremos entenderlo todo, así que tenemos que empezar con sistemas que podamos atacar”, dicho Ceperly. «El hidrógeno es simple, por lo que vale la pena saber que podemos manejarlo».
La investigación ha sido publicada en Cartas de exploración física.
