E così anche il Cern, l’Organizzazione europea per la ricerca nucleare, uno dei laboratori leader al mondo per la fisica delle particelle, con sede a Ginevra, in Svizzera, ha bisogno dell’Intelligenza artificiale.
Per dirla con semplicità, i ricercatori hanno utilizzato il modello di apprendimento automatico alla base del funzionamento di ChatGpt per classificare le interazioni dell’ormai famoso bosone di Higgs con i leggerissimi quark.
Interazioni talmente sfuggenti finora solo ipotizzati. “Con più dati provenienti dai prossimi esperimenti dell’Lhc – ha spiegato Jan van der Linden, ricercatore post-dottorato presso l’Università di Gand – e tecniche di analisi migliorate, potremmo ottenere informazioni dirette sull’interazione del bosone di Higgs con i quark charm”. Ma di cosa stiamo parlando e perché tutto ciò è così importante? È necessario fare un passo indietro.
Il bosone di Higgs è una particella microscopica. Teorizzato nel 1964 dal fisico britannico Peter Higgs, è stato poi scoperto nel 2012 al Cern grazie all’acceleratore di particelle Lhc (Large hadron collider). L’esistenza del bosone ha confermato che nell’universo esiste un campo invisibile, il campo di Higgs appunto, che attraversa qualsiasi cosa. È importantissimo poiché fornisce massa alle particelle elementari, tra cui i quark. Senza di esso, insomma, l’universo come lo conosciamo non potrebbe esistere.
Il Cern di Ginevra e le generazioni di quark
A sua volta i quark compongono protoni e neutroni che poi formano il nucleo degli atomi proprio grazie alla massa data loro dal bosone. La scoperta del 2012 è andata quindi a confermare il cosiddetto Modello Standard, la teoria che descrive come funzionano tutte le particelle e le forze. Ovviamente dopo la sua scoperta al Cern di Ginevra si è continuato ad indagare sull’interazione tra il bosone e i quark, classificati in “generazioni”.
La difficoltà dei ricercatori è riseduta proprio nell’osservazione dei quark di prima e seconda generazione (quark up, down e charm). La sfida è ardua. Al momento è senza risposta la domanda se il bosone di Higgs sia o meno responsabile della generazione delle masse dei quark che compongono la materia “ordinaria”. È infatti particolarmente difficile distinguere eventi dall’aspetto simile.
Gli scienziati hanno perciò utilizzato modelli di apprendimento automatico. È stato usato un tipo di algoritmo chiamato rete neurale a grafo. Ma anche una tipologia di apprendimento automatico alla base di ChatGpt, ma addestrato per classificare gli eventi anziché generare dialoghi. L’algoritmo è stato addestrato su centinaia di milioni di eventi simulati per consentirgli di riconoscerli con maggiore precisione. Il Cern ha fatto sapere che è stato già riscontrato un miglioramento di circa il 35% rispetto ai limiti precedenti.
“Tutto ciò rappresenterebbe – ha concluso van der Linden – un passo fondamentale verso una comprensione completa del ruolo del bosone di Higgs nella generazione di massa per tutti i quark e fornirebbe una verifica cruciale del Modello Standard, vecchio di 50 anni”.
