在超级计算机上的高精度计算帮助揭示宇宙的物理学

在他们的追求，以发现什么宇宙是什么做成的研究者在美国能源部 (DOE) 阿贡国家实验室正在利用超级计算机的力量，使粒子的相互作用，是比以往任何时候都更加精确的预测。

阿贡研究者开发了一种新理论方法适合于高性能计算系统，即能够作出关于粒子的相互作用，几乎完全符合实验数据的预测计算。这种新方法可能给科学家描述新物理和粒子超越那些目前确定一个宝贵的工具。

该框架使预测基于标准的模型，描述到我们所知宇宙物理学的理论。研究人员现在能够比较实验数据与预测生成通过这一框架，可能会发现差异可能表明存在的超出标准模型的新物理。这一发现将彻底改变的最小可测长度尺度性质的理解。

“到目前为止，粒子物理学的标准模型一直非常成功地描述粒子的相互作用，我们目睹了实验，但我们知道有这种模式不能完全描述的东西。阿贡理论家拉迪布格扎尔，开发的框架和她的团队说︰ 我们不知道完整的理论，”。

“发现完整的理论和新车型的第一步包括寻找的物理我们现在知道的偏差。我们的希望就是偏差，因为它将意味着，我们有不懂的东西，”她说。

由阿贡团队开发的理论方法是目前被部署在米拉，在世界，坐落在阿尔贡领导计算设施，美国能源部科学用户设施办公室最快的超级计算机之一。

使用蒭藁增二，研究人员正在申请新的框架，来分析缺少能源协会与一架喷气式飞机，在大型强子对撞机 (LHC) 的研究人员在瑞士特别感兴趣的粒子相互作用的生产。

在大型强子对撞机的物理学家正试图来产生新的粒子，已知宇宙中存在但尚未待在实验室里，如包括四分之一的质量和能量的宇宙的暗物质。

虽然科学家们有没有办法今天的直接观察暗物质 — — 因此它的名字 — — 他们认为暗物质可以离开”缺少能源足迹”在之后的碰撞可能表明不包括在标准模型的新粒子的存在。这些粒子会相互作用很弱，因此逃过检测在大型强子对撞机。”急流”，从分手的质子在大型强子对撞机，碰撞所产生的标准模型粒子喷雾的存在会标记否则为看不见的暗物质的存在。

在大型强子对撞机探测器，然而，生产的一种特殊的互动 — — 被称为 Z 玻色子加射流过程 — — 可以模仿的潜在的信号将会产生的尚未知晓暗物质粒子相同的签名。布格扎尔和她的同事们正在利用其新的框架来帮助区分 Z 玻色子加射流的大型强子对撞机物理学家签名预测在标准模型中的其他潜在的信号。

先前尝试使用不精确的计算来区分这两个进程有这么多的不确定性，他们简直不能够绘制可以潜在的一种新的暗物质信号的数学区分有用。

“它是只通过计算 Z 玻色子加射流非常精确地处理，我们可以确定是否签名确实是标准模型的预测，或是否数据指示存在的新的东西，”说弗兰克 Petriello，另一个阿贡理论家帮助发展的框架。”这一新框架打开使用 Z 玻色子门加射流生产作为一种工具来发现超出标准模型的新粒子。”

此方法的应用远远的 Z 玻色子加射流的研究。框架将影响不仅研究在大型强子对撞机，但还在未来的碰撞器便会越来越精确、 高质量的数据，研究布格扎尔和 Petriello 说。

“这些实验变得如此精确，和实验现在都能这么好，就是必须以理解这些碰撞，这些类型的高精密工具衡量事物”布格扎尔说。

“我们也很幸运能有像蒭藁增二的超级计算机，因为现在是我们在寻找; 当我们需要这些功能强大的机器，要达到的精度水平的时刻没有他们，这项工作将不可能”。

筹资和资源为这项工作以前分配通过领导计算贡的 (ALCF) 主任的自由裁量的程序;ALCF 是由美国能源部的办公室科学的先进的科学计算研究项目的支持。支持这项工作将继续通过分配在理论和实验 （煽动） 节目来自小说计算影响与创新。