In Brief
  • Values computed from particle physics experiments seem to correspond with periods, a specific set of unusual values found in a branch of mathematics.
  • If physicists are able to understand this connection, they could use it to simplify their prediction process and gain insight into the messy world of quantum mechanics.

Finding Patterns

Mathematicians and physicists have noticed a strange coincidence occurring between their respective fields: the values computed from particle physics experiments seem to correspond with a specific set of values found in a branch of mathematics called algebraic geometry.
Particle physicists conduct some of their most advanced experiments at the Large Hadron Collider in Geneva, and many of those experiments generate gigabytes of data. To make sense of that information, the physicists use Feynman diagrams, simple representations of the particles and outputs connected to their collisions.  Lines and squiggly lines in the diagrams represent the particles and their interactions from the collision. When details like mass, momentum, and direction are added to the diagram, the physicists can calculate the Feynman probability, the likelihood that a collision will occur according to their diagram.
While making these calculations, they noticed that the numbers emerging from their diagrams were the same as a class of numbers from pure math: periods. These values describe motives, which are basically the building blocks of polynomial functions. When you get two polynomials with the same period, you know that the motives will be the same. One example of a period is pi. Because that period appears in both the integral defining the function of a sphere and the one defining the function of a circle, a mathematician can know that the motives for a sphere and circle are the same.

Quanta Magazine
Quanta Magazine

Order in Chaos

To get the probability that a specific outcome will arise from a collision, physicists need to take the associated integral of each possible Feynman diagram scenario and add it to all the other integrals to find the amplitude. Squaring the magnitude of that number will give them the probability. The problem comes when working with complicated collisions that cause loops (particles emitting and reabsorbing other particles in the middle of the collision process). Calculating amplitude is far harder with more loops, but adding in more increases the potential accuracy of the diagram.
If there is a connection between periods and Feynman diagrams, understanding it would help physicists be more accurate with their predictions. They could simply look at the structure of a Feynman diagram to get an idea of its amplitude, skipping over the potentially thousands of calculations that would otherwise be necessary. This would make creating and running particle physics experiments far less complicated and offer key insights into the quantum world, which, in turn, could lead to the quantum computers that would revolutionize the fields of engineering, gene processing, machine learning, and much more.
source
 Ilmu kerasMembuka Fisika Universe kami: Bilangan biasa Ditemukan di Partikel TabrakanCERN
Secara singkat

    Nilai dihitung dari percobaan fisika partikel tampaknya sesuai dengan periode, satu set nilai-nilai tertentu yang tidak biasa ditemukan di cabang matematika.
    Jika fisikawan mampu memahami hubungan ini, mereka bisa menggunakannya untuk menyederhanakan proses prediksi mereka dan mendapatkan wawasan ke dalam dunia berantakan mekanika kuantum.
menemukan Pola
Matematikawan dan fisikawan telah melihat sebuah kebetulan yang aneh terjadi antara bidang masing-masing: nilai dihitung dari percobaan fisika partikel tampaknya sesuai dengan seperangkat nilai-nilai tertentu yang ditemukan dalam cabang matematika disebut aljabar geometri.
fisikawan partikel melakukan beberapa eksperimen yang paling canggih mereka di Large Hadron Collider di Jenewa, dan banyak dari mereka percobaan menghasilkan gigabyte data. Untuk memahami informasi itu, fisikawan menggunakan diagram Feynman, representasi sederhana dari partikel dan output terhubung ke tabrakan mereka. Garis dan berlekuk-lekuk garis di diagram mewakili partikel dan interaksi mereka dari tabrakan. Ketika rincian seperti massa, momentum, dan arah ditambahkan ke diagram, fisikawan dapat menghitung probabilitas Feynman, kemungkinan bahwa tabrakan akan terjadi sesuai dengan diagram mereka.
Sementara membuat perhitungan ini, mereka melihat bahwa angka yang muncul dari diagram mereka sama sebagai kelas nomor dari matematika murni: periode. Nilai-nilai ini menggambarkan motif, yang pada dasarnya adalah blok bangunan dari fungsi polinomial. Ketika Anda mendapatkan dua polinomial dengan periode yang sama, Anda tahu bahwa motif akan sama. Salah satu contoh dari periode adalah pi. Karena periode yang muncul di kedua integral mendefinisikan fungsi bola dan yang mendefinisikan fungsi lingkaran, matematikawan dapat mengetahui bahwa motif bola dan lingkaran adalah sama.
Majalah QuantaMajalah Quanta
Urutan Chaos
Untuk mendapatkan probabilitas bahwa suatu hasil tertentu akan muncul dari tabrakan, fisikawan perlu mengambil integral terkait setiap skenario yang mungkin diagram Feynman dan menambahkannya ke semua integral lainnya untuk menemukan amplitudo. Mengkuadratkan besarnya jumlah itu akan memberi mereka probabilitas. Masalahnya muncul ketika bekerja dengan tabrakan rumit yang menyebabkan loop (partikel memancarkan dan reabsorbing partikel lain di tengah-tengah proses tabrakan). Menghitung amplitudo jauh lebih sulit dengan lebih loop, tetapi menambahkan lebih meningkatkan akurasi potensi diagram.
Jika ada hubungan antara periode dan diagram Feynman, pemahaman itu akan membantu fisikawan lebih akurat dengan prediksi mereka. Mereka hanya bisa melihat struktur diagram Feynman untuk mendapatkan ide dari amplitudonya, melompati berpotensi ribuan perhitungan yang seharusnya diperlukan. Hal ini akan membuat menciptakan dan menjalankan eksperimen fisika partikel jauh lebih rumit dan menawarkan wawasan kunci ke dalam dunia kuantum, yang, pada gilirannya, dapat menyebabkan komputer kuantum yang akan merevolusi bidang teknik, pengolahan gen, pembelajaran mesin, dan banyak lagi.
sumber