Utilizando las supercomputadoras más grandes del país, los científicos han alcanzado un hito en décadas. El equipo, que incluye un investigador de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, ha calculado el acoplamiento axial del neutrón, un proceso importante enfísica nuclear que gobierna la desintegración beta nuclear, o el proceso por el cual el neutrón se desintegra en un protón, un electrón y un neutrino.
El cálculo del equipo que es g A = 1.271 ± 0.013 tiene una precisión innovadora.
Los métodos utilizados para este cálculo podrían permitir que los campos relacionados con la física nuclear, como la investigación de la energía nuclear y la detección de armas nucleares, se vuelvan más cuantitativos. Estas áreas de investigación actualmente se basan en modelos cualitativos que se basan en suposiciones no comprobadas, pero el nuevo cálculo muestraque las predicciones más precisas algún día sean posibles.
Amy Nicholson, profesora asistente en el departamento de física y astronomía en la Facultad de Artes y Ciencias de UNC-Chapel Hill, es una de las autoras principales del artículo, que aparecerá en la revista Naturaleza el 30 de mayo
"Este cálculo representa un punto de inflexión para la física nuclear", dijo Nicholson. "Las incertidumbres teóricas sobre el cálculo del acoplamiento axial del nucleón han demostrado ser frustrantemente difíciles de controlar, pero ahora que hemos demostrado que estos métodos pueden aplicarse de manera confiable, la física nuclearpuede entrar en una era más cuantitativa. La capacidad de predecir con precisión las propiedades de los núcleos atómicos directamente desde la teoría puede permitirnos acceder a información no disponible a través de la experimentación directa ".
Nicholson y sus colegas calcularon el acoplamiento axial del neutrón, que indica la fuerza de las interacciones entre protones y neutrones los constituyentes básicos de todos los núcleos atómicos, así como la vida útil del neutrón.
Para realizar este trabajo, el equipo simuló un universo microscópico para proporcionar una ventana al mundo subatómico, utilizando la supercomputadora Titan en la Instalación de Computación de Liderazgo de Oak Ridge en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. El estudio involucró a científicosde más de una docena de instituciones, incluidas UNC-Chapel Hill, la Universidad de California en Berkeley y los laboratorios nacionales del Departamento de Energía de EE. UU.
Muchos grupos han intentado calcular esta cantidad durante años y no han podido controlar por completo las incertidumbres. Se estimó que el uso de recursos informáticos de próxima generación podría permitir el cálculo del acoplamiento axial con una precisión del 2 por ciento para 2020En cambio, utilizando una nueva estrategia matemática y la potencia informática actual, los investigadores lo calcularon con éxito dentro de un 1 por ciento de incertidumbre. Los cálculos de acoplamiento axial utilizaron alrededor de 184 millones de "Titan-horas" de potencia informática: tomaría un procesador informático estándar sobre75,000 años para trabajar a través del mismo conjunto de cálculos.
El campo de investigación de Nicholson, llamado "celosía QCD", comenzó en la década de 1970 y tiene aproximadamente un millar de profesionales en todo el mundo. Lattice QCD significa "cromodinámica cuántica de celosía". Ha llevado décadas de avances simultáneos en teorías, técnicas, algoritmos y hardware informáticopara llegar a este punto
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Materiales proporcionados por Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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