Вывести формулу физикам помог ChatGPT
Американские физики показали, что амплитуды рассеяния глюонов с одной отрицательной спиральностью и n – 1 положительной, которые в общей кинематике принято считать нулевыми, все же могут давать ненулевой вклад. Это происходит в специальном полуколлинеарном режиме импульсов, где амплитуда отлична от нуля только при коллинеарности импульсов и описывается не функцией, а распределением. В выводе формулы физикам помог ChatGPT. Работа опубликована в препринте и сопровождается пресс-релизом OpenAI.
Амплитуды рассеяния характеризуют процессы рассеяния в квантовой теории поля: по ним вычисляют вероятности исходов столкновений элементарных частиц. В калибровочных теориях вроде теории Янга — Миллса прямой счет через диаграммы Фейнмана быстро становится громоздким, но при этом в ответах часто проявляются неожиданные сокращения и появляются короткие формулы, которые одновременно удобны для расчетов и намекают на скрытую структуру теории. Самый известный пример — MHV-амплитуды, где отрицательную спиральность имеют два глюона: для них существует простая формула Парка — Тейлора. На этом фоне особенно странно выглядел соседний класс конфигураций — одноотрицательные амплитуды, в которых отрицательная спиральность есть только у одного глюона, а у остальных n – 1 она положительная. В обычной кинематике их до сих пор считали строго нулевыми и воспринимали это как правило отбора по спиральности.
Альфредо Гевара (Alfredo Guevara) из Принстонского института перспективных исследований и его коллеги сосредоточились на случае, который обычно описывают как тривиальный ноль: один глюон с отрицательной спиральностью против n – 1 глюонов с положительной. Они показали, что стандартное обнуление относится лишь к общей кинематике. Если перейти в особую полуколлинеарную область, например, реализуемую при комплексных импульсах или в пространстве Клейна, то в этой области амплитуда перестает быть обычной гладкой функцией и становится распределением, которое живет на подмножестве пространства импульсов, заданном условиями коллинеарности.
Авторы вывели рекуррентное соотношение, эквивалентное суммированию диаграмм, и получили общий ответ для одноотрицательных амплитуд в полуколлинеарной кинематике. А для отдельного канала распада один минус → n – 1 плюс они нашли особенно короткую замкнутую формулу: в разных секторах кинематики она оказывается кусочно-постоянной и принимает только целые значения +1, –1 или 0. Ученые отмечают, что именно это компактное выражение для частного случая сначала подсказал ChatGPT, после чего результат был строго доказан и проверен на согласованность с известными соотношениями.
По словам авторов работы, в этом случае ChatGPT предложил решение, до которого исследователи долго не могли добраться самостоятельно. О том, как еще большие языковые модели могут влиять на науку, мы рассказывали в материале «Глубина, я не твой».