Суперкомпьютеры ищут ответ на фундаментальный вопрос мироздания

Международный коллектив ученых сообщил в онлайновом издании Physical Review Letters об этапном достижении в субатомной физике — численном моделировании процесса распада каона на два пиона с применением самых быстродействующих суперкомпьютеров.

За открытие в Брукхэвенской национальной лаборатории этого явления его авторы были удостоены Нобелевской премии 1964 года. Оно стало первым экспериментальным свидетельством нарушения паритета зарядов — отсутствия симметрии между частицами и античастицами — и первым шагом к получению ответа на вопрос — почему наш мир состоит из материи, а не антиматерии.

Вычисления, моделирующие один из аспектов этого распада, потребовали разработки инновационных методик и использования наиболее мощных современных компьютеров. Они базируются на новых теоретических результатах, полученных после 1964 г., и последних экспериментах, выполненных в CERN, в Европейской лаборатории физики частиц и Национальной лаборатории ускорителя Ферми. Проект потребовал сотрудничества специалистов Брукхэвенской лаборатории и ее исследовательского центра RIKEN, университетов Колумбии, Коннектикута, Саутхемптона, Вашингтона и Эдинбурга, Физического института Макса Планка.

Особую проблему представлял беспрецедентный разброс масштабов вычислений, составлявший 18 порядков: от уровня субатомных взаимодействий до размеров пузырьковой камеры. Расчеты распада, в соответствии с методами квантовой хромодинамики (QCD) происходящего в узлах пространственно-временной решетки, выполнялись по статистическому алгоритму Монте-Карло. Они потребовали 54 млн часов процессорного времени суперкомпьютера IBM BlueGene/P, установленного в Аргоннской национальной лаборатории (ALCF). Для предварительных вычислений применялся прототипный компьютер QCDOC (QCD на чипе) также из серии IBM BlueGene.

Эта работа позволила специалистам оценить неизвестную величину, важную для понимания распада каона в аспекте нарушения паритета зарядов. Прямые количественные вычисления этого параметра, а также пересчет уже полученного результата с повышением точности, потребуют еще больше компьютерных ресурсов.

Для этого участники международного проекта надеются задействовать мощности BlueGene/Q, следующего поколения суперкомпьютеров IBM. Эти машины будут иметь быстродействие в 10-20 раз выше, чем у современных аналогов. В течение следующих нескольких месяцев их планируют установить во многих ведущих научных центрах, включая ALCF, Брукхэвенскую лабораторию, университет Эдинбурга и лабораторию KEK (Япония).

Як RPA-платформа допомогла SkyUр автоматизувати оплату рахунків