Paglutas ng mga Problema sa kumplikadong Physics sa Bilis ng Kidlat – 20 Taon ng Mga Pagkalkula sa 1 Oras

Ang mga pisiko ay nakabuo ng isang bagong pamamaraan na nagbibigay-daan sa mabilis na pagtulad ng kidlat ng mga kumplikadong kalkulasyon. Maaari itong magbigay ng bagong impormasyon tungkol sa mga katangian ng kabuuan ng matindi na nakikipag-ugnay na bagay tulad ng atomic nuclei at neutron na mga bituin. Larawan: Andreas Ekström at Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology. Kredito: Andreas Ekström at Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology

Ang isang pagkalkula na tatagal ng dalawampung taon upang makumpleto sa isang malakas na desktop ay maaari na ngayong gawin sa isang oras sa isang regular na laptop. Physicist na si Andreas Ekström Chalmers University of TechnologyKasama ang mga internasyonal na kasamahan sa pagsasaliksik, gumawa siya ng isang bagong pamamaraan para sa pagkalkula ng mga katangian ng atomic nuclei na hindi kapani-paniwalang mabilis.

Ang bagong diskarte ay batay sa isang konsepto na tinatawag na pagtulad, kung saan ang isang tumpak at mas kumplikadong pagkalkula ay pinalitan ng isang tinatayang pagkalkula. Habang ang mga mananaliksik ay gumagamit ng isang shortcut, ang solusyon ay halos eksaktong pareho. Ito ay nakapagpapaalala ng mga algorithm mula sa pag-aaral ng makina, ngunit sa huli ang mga mananaliksik ay gumawa ng isang ganap na bagong pamamaraan. Nagbibigay ito ng higit pang mga posibilidad sa pangunahing pananaliksik sa mga larangan tulad ng nukleyar na pisika.

“Ngayon na maaari naming gayahin ang atomic nuclei gamit ang pamamaraang ito, mayroon kaming isang ganap na bagong tool upang mabuo at pag-aralan ang mga teoretikal na paliwanag ng mga puwersa sa pagitan ng mga proton at neutron sa loob ng atomic nuclei,” sabi ng pinuno ng pananaliksik na si Andreas Ekström, associate professor sa Department of Physics. Sa Chalmers.

Batayan sa pag-unawa sa ating pag-iral

Ang paksa ay maaaring mukhang naaangkop, ngunit ito ay talagang mahalaga upang maunawaan ang aming pagkakaroon at ang katatagan at pinagmulan ng nakikitang bagay. Karamihan sa mga atomic mass ay nasa gitna ng atomic mass. atomosa isang siksik na rehiyon na tinawag na atomic nucleus. Ang mga sangkap ng sangkap ng nukleus, proton at neutron, ay pinagsama-sama ng isang bagay na tinatawag na malakas na puwersa. Bagaman ang puwersang ito ay napaka-sentral sa aming pag-iral, walang nakakaalam nang eksakto kung paano ito gumagana. Upang madagdagan ang aming kaalaman at ibunyag ang mga pangunahing katangian ng nakikitang bagay, kailangang ma-modelo ng mga mananaliksik ang mga katangian ng atomic nuclei sa isang kahanga-hangang paraan. kawastuhan.

Andreas Ekstrom

Andreas Ekström, Associate Professor, Kagawaran ng Physics, University ng Teknolohiya ng Chalmers Larawan: Anna-Lena Lundqvist / Chalmers University of Technology. Kredito: Anna-Lena Lundqvist / Chalmers University of Technology

Ang pangunahing pananaliksik na pinagtatrabahuhan ni Andreas Ekström at ang kanyang mga kasamahan ay nagbibigay ng bagong ilaw sa mga isyu mula sa mga bituin ng neutron at kanilang mga pag-aari hanggang sa pinakamalalim na istraktura at pagkabulok ng mga nuclei. Ang pangunahing pananaliksik sa physics ng nukleyar ay nagbibigay din ng pangunahing input sa astrophysics, atomic physics, at particle physics.

Mga pintuan upang ganap na bagong mga posibilidad

“Hindi ako kapani-paniwala nasasabik na makagawa ng mga kalkulasyon na may ganoong katumpakan at kahusayan. Kung ihahambing sa aming mga nakaraang pamamaraan, nararamdaman na namin ang nagkakalkula sa bilis ng kidlat ngayon. Sa aming patuloy na pagtatrabaho sa Chalmers, inaasahan namin na higit na pinuhin ang pamamaraan ng pagtulad at magsagawa ng advanced na pagsusuri sa istatistika ng aming mga modelo ng kabuuan na mekanikal. Lumilitaw na sa pamamaraang ito ng pagtulad, makakamit natin ang mga resulta na dating itinuturing na imposible. Tiyak na bubukas ito ng ganap na bagong mga posibilidad, “sabi ni Andreas Ekström.

Dagdag pa tungkol sa shortcut sa matematika

Ang bagong pamamaraan ng pagtulad ay batay sa isang bagay na tinawag na pagpapatuloy ng eigenvector (EVC). Pinapayagan nito ang pagtulad ng maraming mga katangiang mekanikal ng atomic nuclei na may hindi kapani-paniwalang bilis at kawastuhan. Sa halip na direktang paglutas ng matagal at kumplikadong problema sa maraming katawan nang paulit-ulit, lumikha ang mga mananaliksik ng isang matematika shortcut gamit ang isang espesyal na hexa transform. Ginagawa nitong posible na samantalahin ang ilang eksaktong mga solusyon upang makakuha ng mas mabilis na mga tinatayang solusyon.

Parametrizations Malakas na Pakikipag-ugnayan ng Nuclear

Grap ng enerhiya at radius ng 16-O oxygen isotope para sa 100,000 iba’t ibang mga parameter ng malakas na pakikipag-ugnayan ng nukleyar. Gamit ang bagong pamamaraan, ang mga resulta ay nabuo sa ilang minuto sa isang karaniwang laptop. Ipinapakita ng mga linya na putol ang mga halaga ng pang-eksperimentong data. Larawan: Andreas Ekström at Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology. Kredito: Andreas Ekström at Yen Strandqvist / Chalmers University of Technology

Kung gumagana nang maayos ang emulator, makagawa ito ng mga solusyon halos eksakto – halos 99 porsyento – katulad ng mga solusyon sa orihinal na problema. Ito ang magkatulad na mga prinsipyong ginamit sa pag-aaral ng makina sa maraming paraan, ngunit hindi isang neural network o proseso ng Gaussian – isang ganap na bagong pamamaraan ang pinagbabatayan nito. Ang pamamaraang EVC para sa pagtulad ay hindi limitado sa atomic nuclei, at kasalukuyang sinisiyasat ng mga mananaliksik ang iba’t ibang mga uri ng aplikasyon.

Mga Sanggunian:

S. König, A. Ekström, K. Hebeler, D. Lee at A. Schwenk, 30 Setyembre 2020, “Ang sumunod na eigenvector bilang isang mahusay at tumpak na emulator para sa pagsukat ng kawalan ng katiyakan” Sulat ng Physics B.
DOI: 10.1016 / j.physletb.2020.135814

“Pagsusuri sa Global Sensitivity ng Collective Properties ng isang Atomic Nucleus” nina Andreas Ekström at Gaute Hagen, 20 Disyembre 2019, Magagamit dito. Mga Sulat sa Physical Review.
DOI: 10.1103 / PhysRevLett.123.252501

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

“Virtual Pag-deploy” – Nabasa ng mga siyentista ang isang 300-taong-gulang na selyadong makasaysayang liham nang hindi ito binubuksan

Animasyon ng paglawak ng computer ng selyadong letrang DB-1538. Sa aming papel, inilalarawan namin kung paano ginamit ang "virtual na pag-deploy" upang basahin...

“Hindi pa nagagawang” Natuklasan ang Bagong Bersyon ng Symbiosis

Ang endosymbiont-enhancing endosymbiont ay nagpapalakas sa unicellular eukaryotic host na sumipsip ng nitrate, na nagpapahiwatig na ang unicellular eukaryotes ay maaaring makatanggap ng endosymbionts...

Pagdidisenyo ng isang interface ng hangganan sa pagitan ng 2D at 3D na mga materyales

May-akda David L. Chandler, Massachusetts Institute of Technology Marso 2, 2021 Ang mga larawang ito ng "mga isla" ng mga atomo ng ginto na idineposito sa...

Bakit magkakaiba ang komposisyon ng kemikal ng solar na enerhiya

Linn Noong Agosto 21, 2017, sa panahon ng kabuuang solar eclipse, ang mga sinag ng araw ay lumitaw na puti. Mula kay...

Natagpuan ng mga Mananaliksik ang Taba ng Tiyan Laban sa Pantas na Pag-aayuno – “Ang Lokasyon ay Gumagawa ng Malaking Pagkakaiba”

Ipinakita ng mga pag-aaral sa daga ang mga sanhi ng lokasyon ng taba para sa panandaliang pag-aayuno. Sa isang pag-aaral sa mouse, inanunsyo ng mga...

Newsletter

Subscribe to stay updated.