Загадка пылевой плазмы раскрыта — открытие, которое меняет представления о материи

Искусственный интеллект способен не только генерировать тексты или распознавать изображения, но и открывать двери в неизведанные области науки. Группа исследователей из Университета Эмори в Атланте доказала это на примере пылевой плазмы — уникального состояния вещества, встречающегося как в космосе, так и на Земле.

Что такое пылевая плазма

Плазму называют "четвёртым состоянием вещества" — это газ, нагретый до такой степени, что его атомы распадаются на ионы и электроны. Пылевая плазма отличается тем, что в ней находятся крошечные частицы пыли, обладающие электрическим зарядом. Подобные условия можно встретить в космическом пространстве и, например, в языках пламени при пожарах.

В своей работе, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), учёные представили самое подробное на сегодняшний день описание физических процессов в пылевой плазме. С помощью машинного обучения они выявили асимметричные силы взаимодействия между заряженными частицами — так называемые "невзаимные силы". В таких условиях лидирующая частица притягивает следующую, а та, в свою очередь, отталкивает её. Получается своеобразная "игра в догонялки" на микроскопическом уровне.

Развенчание старых представлений

До недавнего времени считалось, что заряд частицы напрямую зависит от её размера. Однако новая модель показала: всё сложнее. Хотя крупные частицы действительно чаще несут больший заряд, на него также влияют температура, плотность и другие параметры. Более того, сила взаимодействия между двумя частицами зависит не только от расстояния, но и от их размеров.

Как ИИ справился с задачей

Главной сложностью исследования стало то, что для открытия новых физических закономерностей нельзя использовать миллионы обучающих примеров, как это делается при распознавании изображений. Учёным пришлось создать алгоритм, который эффективно работает с ограниченным объёмом данных, не теряя способности обнаруживать неизвестные ранее явления.

"Этот подход показывает, что искусственный интеллект может не только воспроизводить уже известное, но и помогать нам расширять горизонты знаний", — подчёркивают авторы исследования.

Результаты работы не только открывают новые аспекты изучения плазмы, но и демонстрируют, что ИИ способен становиться настоящим партнёром учёного, а не просто инструментом для анализа данных.