Experten des Forschungszentrums Jülich haben einen wichtigen Durchbruch im Bereich der Teilchenphysik erreicht. Unter Einsatz des IBM Supercomputers "Jugene" konnte unser Verständnis über die Vorgänge im subatomaren Bereich weiter verbessert werden: Zum ersten Mal konnte die Masse der wichtigsten Bausteine der uns bekannten Materie berechnet werden - nämlich der Protonen und Neutronen, auch Nukleonen genannt. Jugene, der jüngste Großrechner im Forschungszentrum Jülich, hat dabei durch seine Rechenstärke einen wesentlichen Anteil an diesem Meilenstein. Mit einer Rechenleistung von 180 Billionen Rechenschritten pro Sekunde (180 Teraflops) ist das System der leistungsstärkste Computer in Europa.
Die durchgeführten Simulationen bestätigen eine fundamentale Theorie in der Teilchenphysik, die Quantenchromodynamik genannt wird. Mit der durchgeführten Analyse hat sich die computerbasierte Simulation erneut als dritter Standpfeiler der Forschung neben Theorie und Experiment bewährt.
Die uns bekannte Materie besteht aus Atomen. Atome bestehen aus einem Kern aus Protonen und Neutronen, sowie einer Wolke von sie umgebenden Elektronen. "Mehr als 99,9% der Masse im sichtbaren Unisversum stammt von Protonen und Neutronen", sagt Zoltan Fodor, ein ungarischer Physiker der Universität Wuppertal, der der Projektleiter der Untersuchung war. Protonen und Neutronen bestehen aus drei Quarks, das sind subatomare Partikel. Die Massen dieser drei Quarks jedoch ergeben zusammen nur ein paar Prozent der gesamten Masse eines Nukleons. Wo also stammt die Gesamtmasse der Nukleonen her?
Die Berechnungen dazu waren extrem kompliziert. Dank dem JUGENE Supercomputer konnten Fodor und seine Kollegen das Problem lösen. Dabei konnte die Masse von Protonen, Neutronen und weiteren Partikeln berechnet werden. Als ein Ergebnis erhielten die Forscher die Masse der Nukleonen in kompletter Übereinstimmung mit den experimentell gemessenen Werten. "Dieses Ergebnis zeigt, daß die Theorie der Quantenchromodynamik die richtige Theorie für die fundamentale physikalische Kraft der starken Wechselwirkung ist", schließt Fodor daraus. "Dies war eine der rechenintensivsten Berechnungen, die wir bisher kennen", fährt Fodor fort. Der Forscher erklärt, daß der "Ursprung der mit Abstand überwiegenden Mehrheit der sichtbaren Masse nunmehr erkärt werden kann". Das Team hat seine Ergebnisse in der Ausgabe des Science-Magazins vom 21. Nov. 2008 veröffentlicht.
Über das Forschungszentrum Jülich
Das Forschungszentrum Jülich betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie & Umwelt sowie Informationstechnologie. Kombiniert mit den beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing werden in Jülich sowohl langfristige, grundlagenorientierte und fächerübergreifende Beiträge zu Naturwissenschaften und Technik erarbeitet als auch konkrete technologische Anwendungen. Mit rund 4 400 Mitarbeiterinnen und Mit-arbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft,zu den größten Forschungszentren Europas.
Weitere Informationen: www.fz-juelich.de
Über IBM
Weitere Informationen über IBM finden Sie im Internet unter www.ibm.com
Die durchgeführten Simulationen bestätigen eine fundamentale Theorie in der Teilchenphysik, die Quantenchromodynamik genannt wird. Mit der durchgeführten Analyse hat sich die computerbasierte Simulation erneut als dritter Standpfeiler der Forschung neben Theorie und Experiment bewährt.
Die uns bekannte Materie besteht aus Atomen. Atome bestehen aus einem Kern aus Protonen und Neutronen, sowie einer Wolke von sie umgebenden Elektronen. "Mehr als 99,9% der Masse im sichtbaren Unisversum stammt von Protonen und Neutronen", sagt Zoltan Fodor, ein ungarischer Physiker der Universität Wuppertal, der der Projektleiter der Untersuchung war. Protonen und Neutronen bestehen aus drei Quarks, das sind subatomare Partikel. Die Massen dieser drei Quarks jedoch ergeben zusammen nur ein paar Prozent der gesamten Masse eines Nukleons. Wo also stammt die Gesamtmasse der Nukleonen her?
Die Berechnungen dazu waren extrem kompliziert. Dank dem JUGENE Supercomputer konnten Fodor und seine Kollegen das Problem lösen. Dabei konnte die Masse von Protonen, Neutronen und weiteren Partikeln berechnet werden. Als ein Ergebnis erhielten die Forscher die Masse der Nukleonen in kompletter Übereinstimmung mit den experimentell gemessenen Werten. "Dieses Ergebnis zeigt, daß die Theorie der Quantenchromodynamik die richtige Theorie für die fundamentale physikalische Kraft der starken Wechselwirkung ist", schließt Fodor daraus. "Dies war eine der rechenintensivsten Berechnungen, die wir bisher kennen", fährt Fodor fort. Der Forscher erklärt, daß der "Ursprung der mit Abstand überwiegenden Mehrheit der sichtbaren Masse nunmehr erkärt werden kann". Das Team hat seine Ergebnisse in der Ausgabe des Science-Magazins vom 21. Nov. 2008 veröffentlicht.
Über das Forschungszentrum Jülich
Das Forschungszentrum Jülich betreibt interdisziplinäre Spitzenforschung zur Lösung großer gesellschaftlicher Herausforderungen in den Bereichen Gesundheit, Energie & Umwelt sowie Informationstechnologie. Kombiniert mit den beiden Schlüsselkompetenzen Physik und Supercomputing werden in Jülich sowohl langfristige, grundlagenorientierte und fächerübergreifende Beiträge zu Naturwissenschaften und Technik erarbeitet als auch konkrete technologische Anwendungen. Mit rund 4 400 Mitarbeiterinnen und Mit-arbeitern gehört Jülich, Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft,zu den größten Forschungszentren Europas.
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