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AIが発見した新規なグルーオン散乱振幅の非ゼロ解明——理論物理学の新たな展開

OpenAIが開発したAIモデル「GPT-5.2 Pro」の支援により、理論物理学の新たな成果が得られた。同社と複数の学術機関の研究者らが共同で執筆した論文(プレプリント)がarXivに掲載され、粒子物理学における重要な未解決問題に新たな解答を提示した。この研究は、強い相互作用を媒介する「グルーオン」と呼ばれる素粒子の散乱振幅についてのもので、特に1つのグルーオンが負のヘリシティ(スピン方向)を持つ場合の振幅がゼロになるという従来の定説に反し、特定の条件下ではゼロでないことを示した。 従来の理論では、すべてのグルーオンが正のヘリシティを持ち、1つだけが負のヘリシティを持つ状況(「シングルマイナス」)では、散乱振幅はゼロとされてきた。しかし、研究チームは「半コリネア」と呼ばれる特殊な運動量空間の領域——粒子のエネルギーと方向が特定の整列条件を満たす領域——では、この仮定が成り立たないことを発見。この条件下で振幅が非ゼロであることを理論的に証明し、明確な式(式39)を導出した。 この式は、GPT-5.2 Proが人間研究者による複雑な手計算結果(n=6まで)からパターンを抽出し、一般化して導いたもの。その後、内部で構造化されたGPT-5.2が約12時間にわたり論理的推論を重ね、同式の正しさを形式的証明。さらに、標準的な再帰関係(Berends-Giele再帰)やソフト定理との整合性も確認された。 この成果は、AIが物理的直感や複雑な数式の簡潔化に貢献できることを示す画期的な事例。研究の筆頭著者であるニマ・アルカニ=ハメド氏(アドバンスドスタディ研究所)は、「単純な式を見つけることは長年の課題だが、AIがそれを自動化する時代が来つつある」と評価。今後、同様のアプローチで重力子(重力の媒介粒子)の振幅や、より広範な理論構造の解明が期待される。 この研究は、AIが科学の発見プロセスにおいて「発見の手助け」を果たす可能性を示し、理論物理学の未来に大きな影響を与えると見られている。

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