Caccia all'invisibile: l'IA e la ricerca della materia oscura all'LHC

RomeGli scienziati lavorano al Large Hadron Collider (LHC) al confine tra Francia e Svizzera per esplorare i misteri dell'universo. Si trovano a 100 metri di profondità, dove fanno collidere protoni per simulare le condizioni subito dopo il Big Bang. Uno dei loro obiettivi è comprendere la materia oscura, un tipo di materia invisibile che costituisce la maggior parte della massa dell'universo.

Scienziati come Ashutosh Kotwal della Duke University ritengono che le collisioni all'LHC possano generare particelle di materia oscura. Tuttavia, individuare queste particelle è estremamente difficile. Ecco perché questa impresa è tanto impegnativa quanto affascinante:

• La materia oscura è invisibile e non emette luce né radiazioni.
• I rilevatori tradizionali possono individuare solo particelle ordinarie.
• Le particelle di materia oscura potrebbero apparire come particelle "scomparse", lasciando una traccia che si interrompe bruscamente.
• L'LHC produce 40 milioni di istantanee di particelle al secondo.
• Solo una piccolissima parte di queste istantanee potrebbe essere rilevante.

I ricercatori devono analizzare rapidamente grandi quantità di dati per individuare eventi rari. Il metodo di Kotwal utilizza un "trigger di traccia", un algoritmo veloce che aiuta a identificare le tracce potenzialmente provenienti dalla materia oscura. Questo algoritmo funziona su un chip di silicio e processa i dati in meno di 250 nanosecondi, essenziale per le operazioni ad alta velocità presso il LHC.

Kotwal ha migliorato questo sistema per anni con l'aiuto di studenti universitari. Hanno dimostrato che l'algoritmo funziona su un chip di silicio e puntano a costruire un prototipo completo entro la prossima estate. Il dispositivo finale utilizzerà circa 2000 chip per gestire i dati dal LHC mentre aumenta le sue collisioni di particelle.

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Le ricerche di Kotwal potrebbero avere un impatto significativo. Se l'LHC riuscisse a individuare le particelle di materia oscura, la nostra comprensione dell'universo cambierebbe radicalmente. La materia oscura influenza il movimento delle galassie e delle stelle, ma ne sappiamo ancora poco. Approfondire la conoscenza di questa materia potrebbe aiutarci a comprendere meglio gli elementi fondamentali dell'universo e aprire la strada a nuove scoperte in fisica, come nuove forze e particelle ancora sconosciute.

L'introduzione dell'IA nella fisica delle particelle rappresenta un grande progresso. I metodi tradizionali non riescono a elaborare rapidamente le enormi quantità di dati provenienti dall'LHC. L'uso dell'IA da parte di ricercatori come Kotwal sta aprendo nuove frontiere nella fisica sperimentale.

Miglioramenti al LHC porteranno alla generazione di più dati. Grazie al dispositivo di Kotwal, gli scienziati hanno meno probabilità di perdere informazioni cruciali. Se la materia oscura esiste, ora gli scienziati sono meglio equipaggiati per trovarla. Questo potrebbe segnare l'inizio di una nuova era nei nostri sforzi per comprendere l'universo. La collaborazione tra IA e fisica delle particelle promette un futuro luminoso per la ricerca scientifica.