Futuro

Os pesquisadores podem finalmente ter resolvido uma década do antigo mistério da Física

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In Brief

Os pesquisadores finalmente resolveram um enigma que perdeu a comunidade científica há décadas – a "crise de spin de prótons" – obrigado para ajudar do supercomputador CSCS Piz Daint.

The Proton Spin Puzzle

A física das partículas é, de certa forma, como descascar uma cebola; Você pode descascar cada camada, cada vez menor, até estudar as partículas mais ínfimas. Curiosamente, é essas minúsculas partículas que oferecem aos físicos a maior visão dos segredos de nosso vasto universo. Cada átomo tem um núcleo em seu centro, e dentro dos núcleos são nucleons: prótons e nêutrons. Mesmo partículas, quarks e glúons menores, compreendem núcleões, cada um dos quais tem sua própria rotação intrínseca.

Para entender como os processos químicos e físicos funcionam, é importante saber como essas partículas elementares giram. As propriedades fundamentais de qualquer material determinado são controladas por rotação, então, como um material se comporta em diferentes temperaturas, sua condutividade e outras propriedades, tudo isso tem a ver com a rotação dessas minúsculas partículas.

Crédito da imagem: Constantia Alexandrou et al.

Desde 1987, A comunidade de física tem sido perplexa com a "crise do spin do próton". Embora os modelos teóricos mais antigos tenham atribuído todo o spin do nucleon aos quarks que compõem o nucleon, pesquisas do CERN, SLAC e DESY revelaram que apenas 30% do spin do próton pode ser atribuído a Quarks.
Como os cientistas têm trabalhado para identificar a fonte do resto do giro, eles o definiram até os efeitos quânticos relativistas sem poder descrever o processo com mais detalhes – até agora.

Os pesquisadores, finalmente, decifraram a rotação do nucleão – incluindo como as várias partículas que compõem o nucleão contribuem para isso. A equipe usou o CSCS supercomputador Piz Daint para calcular o fo efeitos quânticos misteriosos misteriosos e analisar as contribuições relativas aos glúcidos constituintes de rotação de nucleon, quarks e quarks marinhos cada um. Os quarks marinhos são um estado intermedio de pares quark-antiquark que existem dentro do nucleon, embora brevemente.

Os pesquisadores primeiro avaliaram a verdadeira massa física dos quarks para calcular com precisão sua rotação. Isso é mais fácil dizer do que fazer, uma vez que os quarks e glúons individuais não podem ser isolados, pois são mantidos juntos pela força forte – uma das quatro forças fundamentais da física. A equipe contornou essa questão, corrigindo a massa de quarks de cima e de baixo com base na massa do pion, que é um mesão composto por um e outro antiquark. Outros desafios incluíram a redução de erros estatísticos no cálculo das contribuições de rotação e a conversão de valores adimensionais de simulações em valores físicos mensuráveis. O supercomputador Piz Daint foi essencial para cada um desses processos.

"Fazer supercomputadores poderosos como Piz Daint aberto e disponível em toda a Europa é extremamente importante para a ciência européia", cientista e co-autor principal de DESY-Zeuthen . Karl Jansen disse a Phys.org . "Simulações tão elaboradas quanto isso só foram possíveis graças ao poder da Piz Daint e porque nós otimizamos os nossos algoritmos para fazer o melhor uso dos processadores gráficos da máquina", Universidade de Chipre e do Instituto de Instituto de Física e líder de projetos do Instituto de Chipre Constantia Alexandrou adicionou no mesmo relatório.

Os pesquisadores podem finalmente ter resolvido uma década do antigo mistério da Física

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