De jacht op donkere materie: AI onthult de geheime deeltjes van het universum bij de LHC.

AmsterdamWetenschappers werken bij de Large Hadron Collider (LHC) op de grens tussen Frankrijk en Zwitserland om de geheimen van het universum te onderzoeken. Op 100 meter diepte laten ze protonen botsen om de omstandigheden vlak na de Oerknal na te bootsen. Een van hun doelen is om meer inzicht te krijgen in donkere materie, een onzichtbare materie die het grootste deel van de massa van het universum vormt.

Wetenschappers zoals Ashutosh Kotwal van Duke University geloven dat botsingen in de LHC mogelijk donkere materie deeltjes kunnen creëren. Het opsporen van deze deeltjes is echter zeer moeilijk. Hier lees je waarom deze taak een uitdaging is, maar tevens fascinerend:

• Donkere materie is onzichtbaar en zendt geen licht of straling uit.
• Gewone detectors kunnen alleen normale deeltjes waarnemen.
• Donkere materie deeltjes kunnen verschijnen als "verdwijnende" deeltjes met een spoor dat abrupt eindigt.
• De LHC produceert 40 miljoen deeltjesopnames per seconde.
• Slechts een klein deel van deze opnames kan relevant zijn.

Onderzoekers moeten snel door enorme hoeveelheden data gaan om zeldzame gebeurtenissen te vinden. Kotwal's methode maakt gebruik van een "track trigger," een snelle algoritme dat helpt bij het identificeren van sporen die mogelijk van donkere materie afkomstig zijn. Dit algoritme werkt op een siliciumchip en verwerkt data in minder dan 250 nanoseconden, wat cruciaal is voor de hogesnelheidsoperaties bij de LHC.

Kotwal verbetert dit systeem al jaren met de hulp van studenten. Ze hebben aangetoond dat het algoritme werkt op een siliciumchip en hopen tegen volgende zomer een volledig prototype te bouwen. Het uiteindelijke apparaat zal ongeveer 2000 chips gebruiken om de gegevens van de LHC te beheren naarmate de deeltjesbotsingen toenemen.

Lees ook:

Vandaag · 14:35

AI-chatbots bieden nauwkeurige adviezen bij lage rugpijn.

Het onderzoek van Kotwal heeft potentieel om grote gevolgen te hebben. Als de LHC donkere materie deeltjes kan vinden, kan dit onze kennis van het universum compleet veranderen. Donkere materie beïnvloedt de bewegingen van sterren en sterrenstelsels, maar onze kennis erover is nog beperkt. Meer inzicht hierin kan ons begrip van de fundamenten van het universum verdiepen en mogelijk leiden tot nieuwe ontdekkingen in de fysica, waaronder onbekende krachten en deeltjes.

Het toepassen van AI in de deeltjesfysica is een enorme vooruitgang. Traditionele methoden kunnen de grote hoeveelheid data van de LHC niet snel genoeg verwerken. Dankzij AI boeken onderzoekers zoals Kotwal nu nieuwe successen in de experimentele fysica.

Verbeteringen aan de LHC zorgen voor meer datageneratie. Dankzij Kotwal's apparaat is de kans kleiner dat wetenschappers cruciale informatie missen. Als donkere materie bestaat, zijn ze nu beter uitgerust om deze te ontdekken. Dit kan een nieuw tijdperk inleiden in onze pogingen om het universum te begrijpen. De samenwerking tussen AI en deeltjesfysica biedt een veelbelovende toekomst voor wetenschappelijk onderzoek.