Naučnici su koristili računarsku algebarsku geometriju kako bi unapredili predviđanja za eksperimente fizike čestica, uključujući one na Velikom hadronskom sudaraču (LHC), koji je otkrio Higsovu česticu 2012. godine. Ova nova metoda omogućava brže rešavanje otvorenih pitanja u fizici i ima dubok uticaj na razumevanje prirode.
U radu objavljenom u časopisu Physical Review Letters, istraživački tim na čelu sa Sebastijanom Mizerom iz Škole prirodnih nauka, zajedno sa saradnicima Claudiom Fevolom (Université Paris-Saclay, Inria) i Simonom Telenom (Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences), koristi napredne matematičke alate za proučavanje kvantnih interakcija čestica.
„Naš napredak je omogućen korišćenjem nedavno razvijenih alata u računarskoj algebarskoj geometriji“, rekao je Mizera. „To je redak primer gde najsavremeniji matematički alati imaju direktan uticaj na praktična izračunavanja u fizici čestica.“
Istraživanje se fokusira na „amplitude rasejanja“, matematičke izraze koji predstavljaju verovatnoću različitih ishoda kada čestice interaguju. Posebna pažnja posvećena je singularnostima ovih amplituda, posebno Landauovim singularnostima, koje kvantifikuju kada virtuelne čestice postaju posmatrane čestice.
Razumevanje Landauovih singulariteta pomaže fizičarima da identifikuju energetske skale i režime u kojima nove pojave, kao što je proizvodnja novih čestica, postaju moguće. Nova algebarska varijanta nazvana „glavna Landauova determinanta“ pomaže u lociranju singulariteta čak i u prisustvu čestica bez mase, što je ključno za razumevanje fizike na LHC-u.
Ovaj napredak je demonstriran kroz primere koji uključuju proračune potrebne za razumevanje proizvodnje Higsovog bozona pod jakim nuklearnim silama, što predstavlja veliki korak u napredovanju visokopreciznih računarskih sposobnosti koje se koriste za verifikaciju predviđanja Standardnog modela fizike čestica na LHC-u.
Teorijski fizičari poput Mizere i njegovih saradnika igraju ključnu ulogu u ovom procesu, pomažući da se poveća tačnost i efikasnost istraživanja u fizici čestica.
