Was die Welt im Innersten zusammenhält... - witec-pr.de

Projekte und Anwendungen
Projekte in der theoretischen Elementarteilchenphysik
sind numerische Simulationen
• der Stärke der Kraft zwischen Quarks
und Gluonen als Funktion der Energie
• des Aufbaus des Protons aus Quarks und
Gluonen
• der Umwandlungen verschiedener
Quarks ineinander
• der Phasenübergänge im Universum kurz
nach dem Urknall
und die Entwicklung von Algorithmen für die Einem modernen Hochleistungsrechner
- das Bild
• schnelle Erzeugung von Zufallszahlen zeigt einige der Super-
• effiziente Berechnung von Eigenwerten. rechner in Zeuthen - sieht
man seine immense Lei- Sind die Abstände in der Größenordnung eines
stungskraft nicht an. Femtometers (1 fm = 0,000 000 000 001 mm),
so nimmt die Kraft derart hohe Werte an, daß
sich die Quarks in einer Quarkverbindung nicht
mehr als etwa einen bis zwei Femtometer voneinander
entfernen können. Deshalb kann ein
Quark nie einzeln, sondern immer nur im Verbund
mit anderen beobachtet werden.
Die genaue Beschreibung der für den Aufbau
der Nukleonen und damit des Kerns wichtigen
starken Kraft - also der Kraft, die zwischen den
Quarks wirkt - erfolgt durch die Quantenchromodynamik,
abgekürzt QCD. Nach dieser
Theorie kann man sich die starke Kraft als eine
Art Gummiband vorstellen. Beim Auseinanderziehen
- die Abstände sind groß - spannt sich
das Band: Die anziehende Kraft ist stark. Bei
sehr kleinen Abständen dagegen hängt das
Band durch: die Kraft ist schwach. Die
Simulationsrechnungen haben gezeigt:
Die Kraft zwischen Quark
und Antiquark wurde mit
Hilfe numerischer Simulationen
der QCD für verschiedene
Abstände berechnet.
Bei einem für
Quarkverbindungen großen
Abstand von 1,5
Femtometer wurde die
Anziehung der beiden
Quarks so groß wie die
Gewichtskraft eines 10 t(!)
schweren Gegenstandes.
Gemeinsam zum Teraflop
Wegen des großen Potentials für die Wissenschaft
und der guten Erfahrungen mit den
Parallelrechnern wird ihre Entwicklung in enger
Zusammenarbeit mit den Forschern in Rom
weiter vorangetrieben. Das Ziel ist, in einigen
Jahren eine Leistung von mehreren 100 Milliarden
bis zu einer Billion Rechenschritte pro
Sekunde (man nennt es 1 Teraflops) zu erreichen.
Damit würden der rechnergestützten Physik
bei DESY und an den Universitäten vielversprechende
neue Möglichkeiten eröffnet. Auch
außerhalb der Elementarteilchenphysik zeichnen
sich interessante Anwendungsmöglichkeiten
für derartige Höchstleistungsrechner ab.
41