Avslöja mesonernas gåtor: förutsägelse av elektrisk laddningsfördelning med hjälp av superdatorer och faktorisering.

StockholmForskare vid U.S. Department of Energy's Brookhaven National Laboratory undersöker mesoner, partiklar bestående av en kvark och en antikvark. De använder superdatorer för att beräkna hur elektriska laddningar sprids inom dessa partiklar. Denna forskning hjälper oss att förstå starka kraften, som håller atomkärnorna samman. Deras förutsägelser stämmer överens med pågående experiment och kommer att stödja framtida studier vid Electron-Ion Collider (EIC).

Denna utveckling bygger på en metod som kallas faktorisering, där komplexa data bryts ner i enklare delar. Här är de viktiga delarna av denna metod:

• Beräkning av hur kvarkar och gluoner fördelas inom mesoner.
• Utvärdering av interaktioner mellan kvarkar/gluoner och högenergetiska virtuella fotoner.
• Användning av matematiska samband för att härleda partikelegenskaper från experimentella data.

Faktorisering förenklar komplexa processer och möjliggör enklare förutsägelser och förståelse av hur partiklar beter sig. Dess giltighet visas av oberoende beräkningar som överensstämmer, vilket är en betydande prestation. Detta bekräftar att faktorisering kan lösa verkliga problem vid högenergetiska partikelkollisioner.

Läs också:

Idag · 03:00

Patagoniens glaciärsköld hotad: klimatförändringens påverkan utan minskade utsläpp

Forskare har fått en djupare förståelse för kvantkromodynamik (QCD), som är teorin bakom den starka kraften. Att lösa QCD-problem innebär ofta att hantera ett stort antal variabler och kräver mycket datorkraft. Genom att bekräfta faktoriseringen har forskare nu ett enklare sätt att ta itu med dessa komplexa problem och hämta värdefull information från dem.

Denna forskning påverkar inte bara mesoner, utan hjälper också till att noggrant kartlägga fördelningen av kvarkar och gluoner. Det möjliggör för forskare att studera de komplexa detaljerna hos hadroner, såsom protoner och neutroner, som utgör en stor del av det vi ser i universum. Arbetet involverar samarbeten som använder resurser från Energidepartementets anläggningar och den amerikanska Lattice Quantum Chromodynamics-samarbetet, vilket visar hur människor arbetar tillsammans för att främja detta forskningsområde.

Framtida EIC-experiment kommer att fördjupa vår förståelse av partikelfysik. Dessa förutsägelser är avgörande för att tolka resultaten korrekt. Denna gemensamma beräkningsprestation markerar början på en ny era i studiet av materiens grundläggande byggstenar.