OpenAI、GPT-5.2による理論物理学の新たな発見を発表

長年、素粒子物理学の教科書が「起こり得ない」としてきた計算結果を、AIが覆しました。

OpenAIはプリンストン高等研究所、ハーバード大学、ケンブリッジ大学、ヴァンダービルト大学の研究者らと共同でプレプリントを公開しました。強い相互作用を媒介する素粒子であるグルーオンにおいて、従来は振幅がゼロになると見なされていた特定の衝突反応が、特殊な条件下で実際にはゼロにならないことを示したものです。

何より注目を集めているのはその導出プロセスです。中心となる数式をGPT-5.2 Proが予想し、社内の専用モデルが約12時間かけて証明を導き出しました。

人の手作業が限界を迎えた先で、AIが12時間思考した

今回の研究が扱ったのは、粒子が衝突してどう反応するかを確率として計算する「散乱振幅」です。

1つのグルーオンが負のヘリシティを持ち、残るn-1個が正のヘリシティを持つ構成は、教科書的な標準議論では樹木レベルの振幅がゼロになるとされてきました。そのため、この配置は長い間まともに検証されずに放置されていました。

しかし論文によると、粒子の運動量が特殊な整列状態をとる「半共線」領域においては、この前提が成り立たず、振幅が非ゼロになることが判明しました。

問題は計算の複雑さでした。人間の物理学者が手計算で解けたのは粒子数6個までで、ファインマンダイアグラムの計算量は指数関数をはるかに超えて爆発し、数式は人間の手には負えないほど長大化しました。

そこで研究陣がGPT-5.2 Proにその長大な式を読み解かせたところ、モデルは劇的に簡素化した形へと圧縮し、背後にある規則性を見抜いて任意の粒子数nに通用する一般式を予想しました。

さらにOpenAI社内のスキャフォールド（推論支援環境）付きGPT-5.2が約12時間の推論を実行し、同一の公式と形式的な証明を出力しました。その後、ベレンズ・ギーレ漸化式やソフト定理といった既存の物理手法を用いて人間側でも完全な数学的検証が行われています。すでに重力を媒介するグラビトンへの拡張も進んでいるといいます。

なぜ重要か

私たちは、今回の成果が「AI for Science」における象徴的な転換点になると考えています。

これまでの大規模言語モデルの科学利用といえば、論文検索やコード生成、あるいは既存データのスクリーニングが中心でした。しかし理論物理学における極限の数式簡約や一般式の推測は、もっとも人間的な「数学的直観」が必要とされる領域です。GPT-5.2は、泥臭い計算の奥に眠る美しい対称性を見つけ出す能力を示しました。

研究者にとって、AIは単なる電卓ではなく、共同研究者として新しい理論的示唆を投げてくれる存在になりつつあります。ただし一般ユーザーが今すぐチャット画面で同様の推論を試せるわけではありません。今回の証明を成し遂げたのは12時間推論を走らせた特別仕様の社内構成だからです。

OpenAIのアプローチで巧みだったのは、AIの出力を物理学の厳密な漸化式や定理でクロスチェックする完全な検証ループを組んだ点です。これによりモデル特有のハルシネーションを排除し、査読に耐えうる硬い科学的成果に落とし込みました。今後、先端AIの競争軸がベンチマークのスコア争いから、いかに未解決の科学的真理を解き明かせるかへと移っていくのは確実です。