物理学家发现氢的一个奇怪的新理论相：

通过教机器学习一些量子技巧，物理学家发现了固体形式的氢的一种奇怪的新相。虽然目前这还只是理论上的，但这一发现可以帮助我们更好地理解宇宙中从最小尺度到最大行星内部力学的物质行为。

国际科学家发现的这种新的固态氢相研究团队在极端条件下遵循模型对氢分子的呈现：使用食物类比，它们的形状从像一堆橙子一样堆叠的球体变成更像鸡蛋的东西。

氢通常需要非常低温和非常高的压力形成固体。正是通过对这种特殊相变的新颖机器学习研究，科学家们发现了新的分子排列。

固体氢中的标准（左）和新（右）分子模式。 （Wesley Moore）

“我们从一个不太雄心勃勃的目标开始，即完善我们已知的理论，”伊利诺伊大学香槟分校的物理学家 Scott Jensen 说。

不幸的是，或许幸运的是，它比这更有趣。出现了这种新行为。事实上，这是高温高压下的主要行为，这在旧理论中没有任何暗示。”

更新的机器学习算法在研究中发挥了重要作用：它能够模拟数千个原子的行为，而不是数百个原子，因此许多量子现象的研究仅限于此。

研究人员s 使用了所谓的量子蒙特卡洛 (QMC) 技术的改进版本：本质上，它使用随机抽样和概率数学来计算大群原子的整体行为，这些原子群太难研究了实际实验。

第二种计算方法——一种能够更好地处理更多原子但精度不高的方法——随后被用来验证结果。由于结果相符，这表明增强的 QMC 技术正在按预期工作。

“事实证明，机器学习教会了我们很多东西，”伊利诺伊大学香槟分校的物理学家 David Ceperley 说。 “我们在之前的模拟中看到了新行为的迹象，但我们不相信它们，因为我们只能容纳少量原子。”

“通过我们的机器学习模型，我们可以充分利用利用最准确的方法，看看到底发生了什么。”

简而言之，机器学习组件提高了准确性y 和科学家们可以运行的模拟范围，使用现有数据和以前的模拟来使未来的模拟在他们的估计方面更加精确。

氢不仅是宇宙中最丰富的元素，而且是就其单个原子而言也是最简单的：一个质子和一个电子。这意味着关于氢的新发现几乎可以影响物理学中的所有其他事物。

目前，了解固态氢的这一新相意味着什么还为时过早，需要更多的实验和模拟来更深入地研究它密切。然而，对木星和土星等充满氢气的行星的研究只是这种额外理解有用的领域之一。

“我们想要了解一切，所以我们应该从我们可以攻击的系统开始， “Ceperley 说。 “氢很简单，所以值得知道我们可以处理它。”

该研究已发表在《物理评论快报》上。