【超級計算機提供新的洞察電荷宇稱不守恆】

明道

【超級計算機提供新的洞察電荷宇稱不守恆】

 

 

與原型所使用的超級計算機的研究人員之一，第一次，一個國際研究小組的科學家模擬了一個K介子衰變過程中分為兩個π介子具有極高的精確度，採用當今速度最快的超級計算機。

這種計算可以提供進一步了解電荷宇稱（CP）違反有助於解釋為什麼有更多的物質比反物質在宇宙中。

這項新的研究，發表在本月的“物理評論快報”，涉及布魯克海文國家實驗室，哥倫比亞大學，華盛頓大學和美國康涅狄格大學，愛丁堡大學和南安普敦大學在英國的研究人員和馬克斯-普朗克研究所的德國。

在美國阿貢國家實驗室的IBM藍色基因/ P超級計算機的處理器計算了5400萬小時。

違反的理論

CP對稱性決定了一個過程，涉及將顆粒和涉及它的反粒子的鏡像的方法應該是相同的 - 顆粒和它們的反粒子應該精確地在相同的速率衰減。

這是通過測試，看著他們的粒子衰變或看到的過程中自然產生的某些粒子衰變到它們的反粒子。

自20世紀60年代以來，K介子衰變過程中已經探索 - 事實上，它贏得了1964年的實驗，他們在那裡證明CP對稱性的物理學家詹姆斯·克羅寧和瓦爾惠譽1980年諾貝爾物理學獎，而是發現的第一個“間接”實驗分為兩個介子衰變為K介子的CP破壞的證據。

今天，粒子物理學的標準模型是最成功的理論，描述了三四種基本力 - 強，弱力和電磁力，但沒有重力 - 是如何影響的亞原子粒子。

但是，某些潛在的根本問題仍然沒有答案。

一種方法是測試模型在大型粒子加速器，如在日內瓦的歐洲核子研究中心的大型強子對撞機（LHC）。

另一種方法是看團隊成員之一，從英國南安普敦大學的物理學家克里斯Sachrajda，所謂的“罕見的進程”，其中非常精確的測試標準模型的預測。

超級模擬

當K介子衰變到介子，受弱力的組成的亞 - 夸克 - 夸克外，他們交換膠子。

但有一個問題是巨大的計算能力所需要的模擬夸克 - 膠子的相互作用。

已採取了幾十年的理論發展和非常強大的超級計算機的到來，使物理學家控制的夸克和膠子的相互作用的基本粒子，具有足夠的精確度，成分探索極限的標準模型和測試新的理論，解釋說：Sachrajda。

但是，我們現在的計算能力和先進的算法所需要的模擬這些難得的進程。

在模擬中，這種技術被稱為格：量子chromodyamics（QCD）是用來進行計算。

衰減的參數被輸入到一個計算機作為一個有限空間的時間點的網格或晶格。

格子量子色動力學是棘手的晶格中有一個有限的規模，這意味著夸克不能單獨無限說，Sachrajda。

他解釋說，研究人員認為，這個過程涉及兩個介子衰變成同位旋（相關的強相互作用的量子數）的K介子。

這同位旋有一個實部和虛部的部分 - 的實部已預測和實驗驗證，和我們的價值是在良好的協議與該的虛部，在另一方面，還沒有已知的實驗，這是第一次它已被實驗確定的，解釋Sachrajda。

他還解釋說，重要的是要重複計算使用第二個晶格間距，以消除任何可能出現的錯誤。

的量子漲落的衰減計算的統計方法，稱為“蒙地卡羅”的方法，輸出最有可能的波動。

極限尺度

 

 

不同規模的

不同規模的計算的一個新的特點是在一個規模龐大的衰變過程進行了數值模擬。

研究人員觀察了作為分鐘的距離作為第1000的一個femtometre的，這使他們能夠按照單獨的夸克和一些其他亞原子粒子的衰變過程。

他們也看著它從零點幾秒的femtometre，會模糊的圖片保存在一起的膠子夸克 - 反夸克對和雲的海洋。

這是在這個距離，膠子開始夸克綁定到所觀察到的粒子。

因此，計算所描述的實際K介子衰變跨越近18個數量級的距離尺度 - 該範圍內是類似於到一個單一的細菌和我們的整個太陽能系統的大小的大小的比較。

雖然在模擬這裡報告已確定的根本K介子的衰變過程，它也標誌著開始的下一個階段的協作的工作，其中涉及改善計算的精確度和延伸範圍物理量的強大的核的影響力可以量化的。

研究人員認為，格點QCD將繼續在這些研究中，即使將需要更多的計算能力是一個重要的技術。

我們正在嘗試做的，現在是破發的標準模型，解釋說：Sachrajda，因為這將是只有這樣，才能真正了解底層的物理。

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Tushna小賣部是記者physicsworld.com

 

引用：http://physicsworld.com/cws/article/news/2012/apr/20/supercomputers-provide-new-insight-into-charge-parity-violation