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A Fast and Smart Foundation Model for Particle Transport Simulation

Description du projet

Réimaginer la physique des particules avec des simulations plus intelligentes et plus rapides

La compréhension des mystères les plus fondamentaux de l’univers, du boson de Higgs à la matière noire, dépend de simulations précises de particules. Bien qu’essentielles pour concevoir des expériences et analyser de grandes quantités de données, ces simulations deviennent trop lentes et trop gourmandes en ressources pour répondre aux besoins scientifiques. Fort de ce constat, le projet LEGO, financé par le CER, propose une approche révolutionnaire de prédiction de la particule suivante. Inspirée de la manière dont les modèles linguistiques prédisent les mots, cette méthode combine vitesse et intelligence pour réaliser des simulations des milliers de fois plus rapides tout en maintenant leur précision. LEGO devrait ouvrir de nouvelles possibilités dans les domaines de la physique, de l’ingénierie et de la médecine.

Objectif

"Answering the deepest questions in particle physics, from the laws governing the Higgs boson to the true nature of dark matter, relies crucially on particle transport simulation. Simulation is the best way to create the required pattern recognition algorithms to make sense of our data and to design precision experiments.

But the field is at an impasse: Physics insight scales with simulation, but after allocating billions of hours to this task, we are reaching a resource limit. Missing discoveries due to suboptimal algorithms or detector designs is a real danger for two reasons: Simulators are not only excruciatingly slow but also ""probabilistic black boxes"" that fail to extract the best information when it comes to algorithm training.

With LEGO, I will lead an interdisciplinary team of researchers in Munich to re-imagine particle transport. Just as AI language models can create any text with ""next-word prediction,"" I will establish a new simulation model around ""next-particle prediction."" By predicting instantly what otherwise would take thousands of steps, LEGO will be the first ultra-fast simulation that retains the general-purpose nature of traditional simulators. LEGO will also be the first ""smart simulator"" in particle physics that provides access to probability and gradient data of the internal evolution of particle showers. This data enables us to extract more information without more simulation and is the key to reaching ultimate physics performance.

Smarter and faster simulations combine for an orders-of-magnitude more effective modeling of particle detectors. I will demonstrate the impact of such an advance for key applications for future colliders. In light of the European Strategy Update and AI advances, I exploit a crucial time window to create the best foundation for algorithm and detector design. As particle transport is crucial for fields far beyond particle physics, such as medicine, LEGO will open the door to a broad set of new applications."

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Voir tous les projets financés dans le cadre de ce programme de financement

Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ERC-2025-STG

Voir tous les projets financés au titre de cet appel

Institution d’accueil

TECHNISCHE UNIVERSITAET MUENCHEN
Contribution nette de l'UE
€ 1 499 356,00
Adresse
Arcisstrasse 21
80333 Muenchen
Allemagne
Région
Bayern Oberbayern München, Kreisfreie Stadt
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
€ 1 499 356,00

Bénéficiaires (1)