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Precision lattice QCD calculations

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La structure d'hadron et un accouplement solide

Depuis les premiers modèles de l'atome voici presque une centaine d'années, de nouvelles découvertes et de nouveaux développements ont grandement étoffé les descriptions de la nature des particules de l'Univers. Des chercheurs financés par l'UE ont à nouveau étendu leur connaissance des particules et de leurs interactions.

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Le modèle standard de la physique des particules indique maintenant qu'il y a 12 particules de matière élémentaires, un boson de Higgs et quatre particules vectrices de force. Les hadrons, comme les protons et les neutrons, ne sont pas des particules élémentaires, mais sont composés de particules élémentaires de matière appelées quarks. Les quarks sont liés par des gluons, des particules de force élémentaire qui atténuent les fortes interactions qui, entre autres, sont responsables de maintenir dans le noyau des éléments similaires à des protons chargés. Les scientifiques ont utilisé les simulations de Monte Carlo pour dévoiler la structure des hadrons et pour fournir des mesures de précision de la constante d'accouplement solide avec le financement par l'UE du projet PRECISION LATTICEQCD («Precision lattice QCD calculations»). Les simulations de Monte Carlo, uniquement possibles depuis l'arrivée des super-ordinateurs, reposent sur l'échantillonnage aléatoire répété. Elles résolvent de manière stochastique les intégrales de chemin de la CDQ à l'aide de nombreux jeux de données différents de nombres aléatoires (généralement plus de 10 000). Les simulations de Monte Carlo ont été très importantes pour fournir des estimations des quantités inaccessibles ou difficiles à mesurer avec les expériences, et le domaine de la chromodynamique quantique (CDQ) n'y fait pas exception. Dans le cadre du modèle standard, la CDQ est la théorie de la forte interaction entre les quarks et les gluons. À de grandes énergies, la CDQ peut être traitée de manière perturbative. Cependant, en dehors de ce cadre, la CDQ devient beaucoup plus compliquée et les prévisions sont difficiles. Ainsi a été développée la CDQ sur réseau, une CDQ «numérisée» où des points discrets existent dans l'espace-temps euclidien (le réseau). Il n'y a pas d'hypothèses et d'approximations et des simulations de Monte Carlo puissantes et bien établies peuvent maintenant être utilisées. Travaillant à de nombreuses reprises sur différents super-ordinateurs parallèles, l'équipe a assimilé une richesse de données de réseau pour des fonctions de structure hadronique et la constante d'accouplement solide. Ils ont lancé une nouvelle méthode pour traiter certains artefacts (artefacts de réseau hypercubique) inhérents dans de nombreux réseaux observables qui rendent les futures analyses et conclusions moins incertaines et plus précises. Les résultats auront un impact sur de nombreux problèmes physiques dans la physique des particules élémentaires. Ils pourraient stimuler les recherches pour la physique au-delà du modèle standard et soutenir certainement de nouvelles expériences visant à aller au-delà du physiquement mesurable, jusqu'au physiquement possible.

Mots‑clés

Structure d'hadron, accouplement solide, réseau CDQ, simulations Monte Carlo, chromodynamique quantique

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