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Físicos teóricos descobriram uma nova fase do hidrogénio sólido, usando um algoritmo atualizado de Machine Learning. A descoberta pode ajudar-nos a compreender o comportamento da matéria em várias escalas — das mais pequenas partículas aos maiores planetas do Universo.
Ao estudar moléculas de hidrogénio sob condições extremas, uma equipa internacional de investigadores observou que a sua forma mudou de esferas semelhantes a laranjas para uma forma mais parecida com ovos.
O hidrogénio requer geralmente temperaturas extremamente baixas e altas pressões para formar um sólido. No novo estudo, reporta o Science Alert, os investigadores usaram novos modelos de Machine Learning para observar esta nova disposição molecular do hidrogénio.
“Inicialmente, estávamos apenas a procurar refinar teorias conhecidas, mas acabámos por descobrir um novo comportamento, que se manifestava a altas temperaturas e pressões, que não tinha sido sugerido até agora em nenhuma teoria”, explica Scott Jensen, físico da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, numa nota de imprensa publicada no site da universidade.
Wesley Moore
A estrutura habitual das moléculas de hidrogénio sólido (esq.) e da nova fase agora descoberta (dir.)
O algoritmo atualizado de Machine Learning desempenhou um papel crucial no estudo, pois permitiu a modelagem das ações de milhares de átomos em vez das centenas típicas em estudos de fenómenos quânticos.
Os investigadores utilizaram uma versão melhorada de uma técnica computacional designada Quantum Monte Carlo (QMC), que usa amostragens aleatórias e teorias probabilísticas para analisar o comportamento de grandes grupos de átomos — que seriam muito difíceis de estudar empiricamente.
Um segundo método computacional, capaz de lidar com mais átomos, mas com menos precisão, foi usado para verificar os resultados do estudo, que foi publicado recentemente na Physical Review Letters.
David Ceperley, também investigador da Universidade de Illinois Urbana-Champaign, realça a importância dos conhecimentos que foi possível adquirir através com a ajuda de Machine Learning. — que permitiu aos investigadores obter uma compreensão mais clara dos fenómenos observados
“Esta descoberta pode ser útil no estudo de planetas ricos em hidrogénio, como Júpiter e Saturno”, explica Ceperley. “Se queremos entender tudo, devemos começar por estudar sistemas simples, com que possamos lidar. É o caso do hidrogénio”.
O hidrogénio é o elemento mais abundante e simples do universo, representando cerca de 75% da sua massa e 93% de todos os seus átomos. Assim, adquirir novos conhecimentos acerca do seu comportamento pode ter um impacto significativo em todas as áreas da física.
