A pesar de su diminuto tamaño, los protones son increíblemente importantes. Están ubicados en el centro de cada átomo en
¿Qué es un protón?
Un protón es una de las tres partículas elementales.que se construye la materia ordinaria. Los protones son parte de los núcleos atómicos. Es el número de serie de un elemento químico en la tabla periódica que es igual al número de protones en su núcleo. Junto con el neutrón, el protón forma parte de todos los núcleos atómicos, determinando la magnitud de su carga eléctrica.
Como la mayoría de las partículas,Los protones tienen un espín que actúa como pequeños imanes. Cambiar el giro o la polaridad de un protón puede parecer ciencia ficción, porque, de hecho, afecta a todo en el Universo. Sin embargo, es la base de los avances tecnológicos que se han convertido en una parte integral de nuestra vida diaria. Gracias al estudio del espín de los protones, las personas disponen de tecnologías como la resonancia magnética (MRI), una herramienta de diagnóstico médico invaluable. A pesar de estos logros, la estructura interna del protón sigue siendo un misterio.
¿Por qué es esto importante?
Básicamente todo lo que nos rodea existe.gracias a los protones. Y, sin embargo, todavía no sabemos mucho sobre ellos. Uno de los grandes misterios que los científicos quieren resolver es la rotación del protón. El segundo secreto es el momento de su vida, Hi-Tech escribió sobre esto anteriormente.
Comprender cómo y por qué gira.El protón conducirá a avances tecnológicos que ahora parecen poco realistas. También ayudará a los científicos a comprender la fuerza fuerte, la propiedad fundamental que da masa a todos los protones y, por lo tanto, a los átomos.
Apoyan el universo: cómo funcionan las cuatro fuerzas principales de la naturaleza
¿Cuál es el problema?
La rotación no es fácil de entender.el problema no es tan simple. En primer lugar, no se puede simplemente tomar un protón y colocarlo en una placa de Petri. Como usted sabe, los rotones son incomprensiblemente pequeños: su radio apenas alcanza una billonésima de metro y la luz visible los atraviesa. Además, es imposible examinar su interior con los microscopios electrónicos más potentes del mundo.
Sin embargo, los autores del nuevo estudio acercancientíficos para resolver este enredado misterio de los protones. En el proyecto trabajaron miembros de la Colaboración H1, un grupo internacional que actualmente incluye a 150 científicos de 50 instituciones y 15 países. La sede del proyecto se encuentra en el centro nacional de investigación DESY en Alemania. El autor del nuevo estudio está desarrollando algoritmos de aprendizaje automático para acelerar el análisis de los datos recopilados utilizando el colisionador electrón-protón más potente del mundo, HERA. Trabajó en DESY de 1992 a 2007.
Colisionador de electrones y protones HERA disperso yelectrones y protones casi a la velocidad de la luz. Las partículas chocaron de frente, lo que podría romper el protón en sus componentes: quarks (que se muestran como bolas verdes y moradas en la ilustración de arriba) y gluones (que se muestran como bobinas negras). Imagen: DESY
H1 dejó de recopilar datosen 2007, cuando HERA quedó fuera de funcionamiento. Sin embargo, el personal de colaboración todavía está analizando los datos y publicando los resultados en revistas científicas.
¿Qué han hecho los científicos?
Cuando se utilizan métodos computacionales convencionalesPuede llevar un año o más medir cantidades relacionadas con la estructura del protón y la fuerza fuerte, como cuántas partículas se producen cuando un protón choca con un electrón. Y si un físico quiere estudiar otra magnitud, por ejemplo la velocidad de las partículas tras un chorro de quarks y gluones, tendrá que empezar de nuevo el largo proceso computacional y esperar un año más.
Para resolver el problema, los científicos utilizaronaprendizaje automático. Un nuevo instrumento basado en esta tecnología OmniFold puede medir múltiples cantidades simultáneamente. En última instancia, esto reduce el tiempo de análisis de varios años a minutos.
¿Cómo funciona?
OmniFold funciona mientras se usa simultáneamenteRedes neuronales para combinar simulaciones por ordenador con datos. En resumen, una red neuronal es una herramienta de aprendizaje automático que procesa datos complejos que los científicos no pueden hacer manualmente.
Vista del túnel HERA. Foto: DESY
Los autores del nuevo estudio fueron los primeros en utilizarOmniFold accedió a los datos experimentales del H1 y publicó los resultados en la revista Physical Review Letters, y más recientemente presentó sus hallazgos en la Conferencia Deep Inelastic Scattering (DIS) de 2022.
Ayuda de supercomputadora
Para desarrollar OmniFold y probarloPara trabajar con datos H1, los físicos implementaron una nueva supercomputadora, Perlmutter, diseñada para soportar simulaciones, análisis de datos y experimentos de inteligencia artificial que requieren el uso simultáneo de múltiples GPU. Su desarrollo finalizó en 2021.
La supercomputadora Perlmutter, que lleva el nombreEn honor al cosmólogo del Laboratorio de Berkeley y premio Nobel Saul Perlmutter, está equipado con 128 procesadores gráficos que funcionan simultáneamente.
La tarea central de los cálculos es tener en cuenta las distorsiones del detector. El detector H1 rastrea partículas, pero cuando vuelan “alrededor” en lugar de a través de él, puede distorsionar los datos.
Anteriormente, corrección simultánea de todas las distorsiones.no fue posible debido a métodos computacionales limitados. La comprensión de la física subatómica y las técnicas de análisis de datos ha avanzado desde 2007. Y ahora los científicos pueden utilizar nuevos conocimientos para analizar los datos del primer semestre.
Que sigue
Hoy en día, los físicos han renovado el interésa experimentos de HERA con partículas. Esperan utilizar los datos (y modelos informáticos más precisos basados en herramientas como OmniFold) para analizar los resultados de futuros experimentos de electrones y protones, como el colisionador de energía de próxima generación (EIC, por sus siglas en inglés). .
Se construirá en Brookhaven Nationallaboratorio en asociación con el Complejo Acelerador Nacional Thomas Jefferson. Será una "máquina" poderosa y versátil que colisionará haces de electrones polarizados de alta energía con una amplia gama de iones (o átomos cargados), incluidos protones polarizados y algunos iones polarizados.
Como señalaron los desarrolladores de OmniFold, un díaEl método ayudará a los científicos a responder las preguntas que aún quedan sobre la fuerza fuerte. “Aunque es posible que este trabajo no conduzca a aplicaciones prácticas en un futuro próximo, comprender los componentes básicos de la naturaleza es muy importante. Si no investigamos ahora, nunca sabremos qué nuevos e interesantes avances tecnológicos beneficiarán a las sociedades futuras”, concluyen los científicos.
Lee mas:
Los arqueólogos han confirmado oficialmente las leyendas de la Biblia
Resultó lo que les sucede a las células del cuerpo cuando el corazón muere
Señal de Starlink hackeada para ser utilizada como alternativa al GPS