Physiker, die mit Daten des Large Hadron Collider (LHC) arbeiten, haben fortschrittliche Algorithmen des maschinellen Lernens eingesetzt, um nach Spuren mikroskopischer Schwarzer Löcher zu suchen. Die Studie, die vom Pressedienst der University of California in Santa Barbara bekannt gegeben wurde, schlägt ein neues Kapitel in der modernen experimentellen Hochenergiephysik auf. Das Hauptziel der Wissenschaftler war es, Berührungspunkte zwischen der Gravitation und der Quantenmechanik zu finden – zwei fundamentale Säulen der modernen Wissenschaft, die bisher noch nicht in einer einheitlichen Theorie vereint wurden.

Die Rolle der künstlichen Intelligenz bei der Datenanalyse

Um schwer fassbare Mikro-Schwarze-Löcher aufzuspüren, setzten Wissenschaftler erstmals einen grundlegend neuen Algorithmus der künstlichen Intelligenz ein. Im Gegensatz zu traditionellen Methoden analysierte die KI das gesamte Bild von Protonenkollisionen als eine einzige Einheit und glich dabei gleichzeitig die Energie und die Bewegungsvektoren aller entstandenen Teilchen ab. Dieser umfassende Ansatz ermöglichte eine deutliche Verbesserung der Filtergenauigkeit von Daten, die bei Experimenten zwischen 2016 und 2018 gesammelt wurden.

Trotz der hohen Effizienz des neuen Algorithmus für maschinelles Lernen verzeichneten die Forscher keinerlei Anzeichen für die Entstehung mikroskopischer Schwarzer Löcher. Dieses Nullergebnis ist von kolossaler Bedeutung für die Grundlagenforschung. Insbesondere setzt es strenge Grenzen für beliebte theoretische Modelle, einschließlich der Stringtheorie, die die Existenz von zehn Raumdimensionen postuliert. Die neuen Daten zeigen, dass, falls zusätzliche Dimensionen existieren, ihre Anzahl im Rahmen der untersuchten Parameter zwei nicht überschreiten kann.

Widersprüchliche Daten

Es ist erwähnenswert, dass in wissenschaftlichen Kreisen weiterhin Diskussionen über die Interpretation groß angelegter Energieexperimente und die Genauigkeit der angewandten mathematischen Modelle geführt werden. Einige unabhängige Forscher weisen darauf hin, dass die bestehenden Kollisionsenergiegrenzen am LHC eine Schlupfloch für alternative Hypothesen über versteckte Dimensionen lassen. Dennoch basiert die offizielle Position der Forschungsgruppe der University of California auf einer strengen Analyse empirischer Daten und schließt die Möglichkeit multidimensionaler Strukturen im verfügbaren Energiebereich ohne eine kolossale Leistungssteigerung des Beschleunigers aus.

Die Suche nach Sphaleronen und Modernisierungsperspektiven

Zusätzlich zur Suche nach Schwarzen Löchern haben Physiker auch aktiv nach instabilen Teilchenzuständen gesucht, die als Sphalerone bekannt sind. Ihre Entdeckung könnte Licht auf das fundamentale Rätsel des Ursprungs des Universums werfen – warum die Baryonenasymmetrie dazu führte, dass Materie nach dem Urknall gegenüber Antimaterie vorherrschte. Obwohl Sphalerone bisher nicht nachgewiesen wurden, schränkt der Prozess des Ausschlusses falscher Theorien das Feld für weitere Suchen ein.

Derzeit wurde der Large Hadron Collider für eine umfassende Modernisierung vorübergehend abgeschaltet. Es wird erwartet, dass nach Abschluss der technischen Arbeiten und der Aktualisierung der Detektoren die Instrumente noch subtilere physikalische Effekte erfassen können, was die Menschheit der Entschlüsselung der Entstehung des Universums näher bringt.