Суперкомпьютеры дают ученым ключ к пониманию времени жизни нейтронов: ученые проводят точный расчет осевой связи.

Расчет команды (gA = 1,271 ± 0,013) имеет потрясающую точность.Методы, используемые для этого расчета, могут позволить областям, связанным с ядерной физикой, таким как исследования ядерной энергии и обнаружения ядерного оружия, стать более количественными. Эти области исследований в настоящее время полагаются на качественное моделирование, основанное на недоказанных предположениях, но новые расчеты показывают, что однажды могут стать возможными более точные прогнозы.Эми Николсон, доцент кафедры физики и астрономии Колледжа искусств и наук Университета Калифорнии в Чапел-Хилл, является ведущим автором статьи, которая будет опубликована в журнале Nature 30 мая.

«Этот расчет представляет собой поворотный момент для ядерной физики», — сказал Николсон. «Теоретические неопределенности, связанные с вычислением аксиальной связи нуклонов, оказалось крайне трудно контролировать, но теперь, когда мы показали, что эти методы можно надежно применять, ядерная физика может вступить в более количественную эру. Возможность точно предсказывать свойства атомных ядер напрямую теоретически может позволить нам получить доступ к информации, недоступной посредством прямых экспериментов ".

Николсон и его коллеги вычислили осевое взаимодействие нейтрона, которое указывает силу взаимодействия между протонами и нейтронами (основными составляющими всех атомных ядер), а также время жизни нейтрона.Чтобы выполнить эту работу, команда смоделировала микроскопическую вселенную, чтобы обеспечить окно в субатомный мир, используя суперкомпьютер Titan в вычислительном центре Oak Ridge Leadership Computing в Национальной лаборатории Ок-Риджа, а также в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора. В исследовании участвовали ученые из более чем десятка институтов, включая UNC-Chapel Hill, Калифорнийский университет в Беркли и национальные лаборатории Министерства энергетики США.

Многие группы пытались рассчитать это количество в течение многих лет и не смогли полностью контролировать неопределенности. Было подсчитано, что использование вычислительных ресурсов следующего поколения может позволить вычислить осевое сцепление с точностью до 2 процентов к 2020 году. Вместо этого, используя новую математическую стратегию и текущую вычислительную мощность, исследователи успешно рассчитали его с точностью до 1 процента. . В расчетах осевой связи использовалось около 184 миллионов «титановых часов» вычислительной мощности — стандартному процессору компьютера потребовалось бы около 75 000 лет, чтобы выполнить тот же набор вычислений.Область исследований Николсона, получившая название «решетчатая КХД», началась в 1970-х годах и насчитывает около тысячи практикующих специалистов по всему миру.

Решеточная КХД расшифровывается как «решеточная квантовая хромодинамика». Чтобы достичь этой точки, потребовались десятилетия одновременного развития теорий, методов, алгоритмов и компьютерного оборудования.


Новости со всего мира