Superkomputery przewidziały istnienie egzotycznej cząstki
Nowa cząstka elementarna składająca się z sześciu kwarków może rzucić nowe światło na sposób powstawania materii. Jej istnienie zostało przewidziane przez superkomputery.
Kwarki to cząstki elementarne będące podstawowym budulcem materii (obok leptonów). Istnieje sześć rodzajów kwarków (oraz odpowiadające im sześć rodzajów antykwarków) - ich ważną cechą jest to, że nie istnieją oddzielnie, tylko w układach cząstek. I tak te zbudowane z 3 kwarków są nazywane barionami, a te z jednego kwarka i jednego antykwarka mezonami.
Fizycy od dawna rozważają istnienie tzw. hadronów egzotycznych, złożonych z większej liczby kwarków. Eksperymenty przeprowadzone od 2003 r. zasugerowały istnienie pentakwarka, a w 2013 r. w japońskim Energy Accelerator Research odkryto cząstkę zbudowaną prawdopodobnie z czterech kwarków - Zc(3900). Najbardziej poszukiwanymi są hadrony zbudowane z sześciu kwarków - tzw. dibariony. Teraz eksperymenty przeprowadzone w RIKEN potwierdzają, że istnienie takiej cząstki jest możliwe.
W przyrodzie istnieje tylko jeden dibarion - deuteron, jądro wodoru składające się z protonu i neutronu, które są ze sobą słabo związane. Przebłyski innych dibarionów zostały uchwycone w eksperymentach, ale ich istnieje było krótkotrwałe.
- Chociaż deuteron jest jedynym znanym stabilnym dibarionem, może istnieć wiele innych cząstek tego typu. Ważne jest zbadanie, które pary barionów tworzą dibariony, a które nie, ponieważ dostarcza to cennego wglądu w to, jak kwarki tworzą materię - powiedział Takuya Sugiura z RIKEN.
Superkomputery pomagają fizykom
Teorią opisującą oddziaływania kwarków jest tzw. chromodynamika kwantowa. Gdy jednak chcemy zbadać potencjalne zachowania dibarionów, sprawy się komplikują. Zespół Sugiury matematycznie przewidział istnienie dibarionu nazwanego powabnym di-Omega.
Konieczne było przetworzenie ogromnej liczby zmiennych, więc wykorzystano dwa potężne superkomputery: K i HOKUSAI.
- Mieliśmy ogromne szczęście, że mogliśmy skorzystać z superkomputerów, co radykalnie zmniejszyło koszty i czas wykonania obliczeń. Ale nadal zajęło nam kilka lat, aby przewidzieć istnienie powabnego di-Omega - dodał Sugiura.
Pomimo złożoności procesu obliczeniowego, powabny di-Omega jest najprostszym układem do badania oddziaływań między barionami. W kolejnych symulacjach fizykom ma pomóc superkomputer Fugaku.
