Symulacja zachowań kwarków i gluonów
Oddziaływanie silne pełni kluczową rolę w tworzeniu materii i wiąże się z nim bogata fenomenologia. Zasadność QCD jako podstawowej teorii oddziaływań silnych gruntownie zbadano na bardzo krótkich odległościach w drodze eksperymentów z udziałem wysokich energii, ale rozwiązania analityczne są trudne lub niemożliwe do uzyskania przy odległościach zbliżonych do wielkości protonu. Aby otrzymać prognozy w tym systemie, QCD zdyskretyzowano na czterowymiarowej siatce czasowo-przestrzennej i poddano symulacji numerycznej (QCD na sieci). Symulacje te wymagają olbrzymich mocy obliczeniowych. Projekt "Strong interaction supercomputing training network" (STRONGNET) wniósł wkład w rozwój algorytmów symulacji, opracował komponenty sprzętowe dla systemów o dużych mocach obliczeniowych i przeprowadził ważne symulacje numeryczne. Uczelnie wyższe z siedmiu krajów członkowskich UE połączyły siły, aby sprostać tym wyzwaniom. Opracowały one dedykowane narzędzia programistyczne i sprzęt komputerowy. Wraz z przemysłowymi partnerami sieci opracowano między innymi superkomputer do obliczeń równoległych QCD na procesorze Cell (QPACE), który zapewnia lepszy stosunek wydajności do mocy (Green Computing) niż systemy przemysłowe. Opracowano nowe całki Monte Carlo i sprawne solvery liniowe typu multigrid i obliczono wiele parametrów pomiarowych powiązanych z fizyką cząstki, której obliczenia dotyczą. Partnerzy STRONGNET podzielili się swoją wiedzą z wieloma badaczami rozpoczynającymi karierę, którzy zostali przeszkoleni w metodach numerycznych niezbędnych w kwantowej teorii pola i fizyce cząstek. Niektórzy z tych fizyków nowego pokolenia będą kontynuowali rozwiązywanie problemów związanych z QCD, pomagając zmaksymalizować wpływ eksperymentów z dziedziny fizyki cząstek i tym samym zwiększając nasze poznanie natury. Pozostali pracują teraz w przemyśle, gdzie wymagane są podobne umiejętności.
Słowa kluczowe
Kwarki, gluony, chromodynamika kwantowa, systemy o dużych mocach obliczeniowych, symulacje numeryczne
