Суперкомп’ютери допомогли вченим передбачити можливість існування екзотичних частинок, що складаються з шести кварків

39

Дослідники з японського інституту фізико-хімічних досліджень riken передбачили можливість існуваннясімейства екзотичних елементарних частинок, що складаються з шести субатомних частинок, званих кварками. Поки це передбачення має лише теоретичну основу, проте, воно вже зараз дозволяє поглибити наше розуміння процесів об’єднання кварків, формування ядер атомів і т. П.

Нагадаємо нашим читачам, що кварки є тими “фундаментальними блоками” на базі яких будується вся навколишня нас матерія. Ядра атомів складаються з протонів і нейтронів, які, в свою чергу, складаються з трьох кварків різних типів. Всі частинки, що складаються з трьох кварків, відносяться до одного сімейства, званому баріонами.

Вчені давно підозрювали про існування складних частинок, що складаються з двох баріонів, які називаються дибаріонами. У природі існує тільки один відомий дибаріон-дейтрон, ядро атома водню, що складається іззв’язаних один з одним протона і нейтрона. А “проблиски” існування дибаріонів інших типів іноді миготіли в різних високоенергетичних експериментах, але отриманих даних було дуже мало і вони не могли бути переконливими доказами.

“хоча дейтрон є зараз єдиним відомим стабільним дибаріоном, це не виключає можливості існування в природі дибаріонів інших типів” – розповідає текуя суджіура (takuya sugiura), вчений з інституту riken, – “зараз нам важливо дізнатися, які пари баріонів можуть об’єднуватися і формувати дибаріони. Тоді ми зможемо дізнатися деякі тонкощі процесу, за рахунок якого кварки об’єднуються і формують матерію”.

Область науки, яка вивчає подібні процеси, називається квантовою хромодинамікою і велика частина цієї теорії описує те, як кварки взаємодіють один з одним. Але в реальності в усе це втручаються сили сильних ядерних взаємодій, які значно ускладнюють рівняння, які є математичним поданням фізичних процесів. І природно, такі рівняння ускладнюються ще більше, коли вони описують пов’язані стани баріонів, такі, як дибаріони.

Не так давно, шляхом обчислення сил, що виникають між двома баріонами, кожен з яких містить по три зачарованих кварка, текуя суджіура і його колеги передбачили можливість існування екзотичного дібаріона, який отримав назву ді-омеги (charm di-omega).

Для обчислень всього цього вченим довелося зробити масивні обчислення найскладніших систем квантово-хронодинамічних рівнянь. У цих рівняннях фігурувало величезна кількість змінних, і такі розрахунки могли бути зроблені тільки за допомогою суперкомп’ютерів, в даному випадку були використані навіть два суперкомп’ютера -“k” і “hokusai”. Після цього вченим знадобилося ще кілька років роботи з результатами розрахунків суперкомп’ютерів, після чого були знайдені теоретичні обґрунтування можливості існування зачарованої ді-омеги.

Незважаючи на те, що зачарована ді-омега є найпростішою системою взаємодіючих баріонів, вченим потрібні були потужності відразу двох суперкомп’ютерів. А зараз текуя суджіура і його команда вивчають інші зачаровані адрони, іспользуясуперкомп’ютер fugaku, який є більш потужним наступником суперкомп’ютера “k”. “особливо сильно нас цікавить взаємодія між іншими видами частинок, що містять зачаровані кварки” – розповідає текуя суджіура, – “незабаром ми сподіваємося пролити світло на таємницю того, як кварки об’єднуються і формують різноманіття відомих елементарних частинок”.

ключові слова: суперкомп’ютер, k, hokusai, fugaku, розрахунок, існування, частка, кварк, дібаріон, riken

першоджерело

інші новини по темі:

Дослідники cern виявили найбільш довгоживучу частинку з екзотичного с …

Фізики виявили ціле сімейство екзотичних частинок, що складаються з п’яти кв …

Японські вчені, використовуючи суперкомп’ютер k computer, передбачили возможнос …