Simulation von Quarks und Gluonen
Starke Wechselwirkungen spielen eine Schlüsselrolle bei der Entstehung von Materie und sind sehr vielfältig. Die Gültigkeit der QCD als die fundamentale Theorie der starken Wechselwirkung wurde mit Hochenergieexperimenten für sehr kurze Distanzen getestet, aber bei Entfernungen in der Größenordnung etwa eines Protons sind analytische Lösungen schwer oder unmöglich zu erreichen. Um in diesem System Prognosen zu machen, wird die QCD auf ein vierdimensionales Raumzeitgitter diskretisiert und numerisch simuliert (Gitter-QCD). Diese Simulationen benötigen eine enorme Rechenleistung. Das Projekt STRONGNET ("Strong interaction supercomputing training network") erweiterte Simulationsalgorithmen, entwickelte Supercomputer-Komponenten und führte große numerische Simulationen durch. Zehn Universitäten aus sieben EU-Mitgliedstaaten sind an diesen Bemühungen beteiligt, sich diesen Herausforderungen zu stellen. Sie entwickelten spezielle Software-Tools und Computer-Hardware. Gemeinsam mit den Industriepartnern des Netzwerks wurde zum Beispiel der Supercomputer QPACE (QCD Parallel computing on the Cell broadband Engine) entwickelt, der ein besseres Verhältnis zwischen Leistung und Stromverbrauch (Green Computing) als Industrierechner aufwies. Weitere Ergebnisse waren neue Monte-Carlo-Integratoren und effiziente lineare Mehrgitterlöser sowie eine Vielzahl von Observablen mit Relevanz für die Teilchenphysik. Die STRONGNET-Partner teilten ihr Know-how mit einer großen Zahl von Nachwuchswissenschaftlern, die in den für Quantenfeldtheorie und Teilchenphysik notwendigen numerischen Methoden geschult wurden. Einige dieser Physiker der nächsten Generation werden weiterhin QCD-Probleme lösen, um so die Implikationen der Teilchenphysik zu maximieren und damit unser Verständnis der Natur voranzubringen. Andere arbeiten jetzt in der Industrie, wo ähnliche Fähigkeiten erforderlich sind.
Schlüsselbegriffe
Quarks, Gluonen, Quantenchromodynamik, Supercomputing, numerische Simulationen
