Výpočetní fyzika částic - Computational particle physics

Výpočetní fyzika částic odkazuje na metody a výpočetní nástroje vyvinuté a používané v částicová fyzika výzkum. Jako výpočetní chemie nebo výpočetní biologie, je to pro částicová fyzika jak specifický obor, tak interdisciplinární obor spoléhající se na informatiku, teoretickou a experimentální fyziku částic a matematiku. Hlavní pole výpočetní částicové fyziky jsou: teorie mřížového pole (numerické výpočty), automatický výpočet interakce nebo rozpadu částic (počítačová algebra) a generátory událostí (stochastické metody).[1][2][3]

Výpočetní nástroje

Dějiny

Fyzika částic hrála v rané historii internetu roli Celosvětová Síť vytvořil (a) Tim Berners-Lee když pracoval v CERNu v roce 1991.

Počítačová algebra

Poznámka: Tato část obsahuje výňatek z „Počítačové algebry v částicové fyzice“ od Stefana Weinzierla

Fyzika částic je důležitým polem aplikace pro počítačovou algebru a využívá schopností systémů počítačové algebry (CAS). To vede k hodnotné zpětné vazbě pro vývoj CAS. Při pohledu na historii systémy počítačové algebry První programy sahají do šedesátých let.[9] První systémy byly téměř úplně založeny na LISP („programovací jazyk LISt“). LISP je tlumočený jazyk a jak již název napovídá, je určen pro manipulaci s seznamy. Jeho význam pro symbolické počítačové programy v počátcích byl srovnáván s významem FORTRANU pro numerické programy ve stejném období.[10] Již v tomto prvním období program SNÍŽIT měl některé speciální funkce pro aplikaci na fyziku vysokých energií. Výjimkou byly programy založené na LISP SCHOONSHIP, napsáno v assemblerový jazyk podle Martinus J. G. Veltman a speciálně navržen pro aplikace ve fyzice částic. Použití assemblerového kódu vedlo k neuvěřitelně rychlému programu (ve srovnání s interpretovanými programy v té době) a umožnilo výpočet složitějších rozptyl procesy ve fyzice vysokých energií. Bylo tvrzeno, že důležitost programu byla uznána v roce 1998 udělením poloviny Nobelovy ceny Veltmanovi.[11] Také program MACSYMA zaslouží si výslovnou zmínku, protože to vyvolalo důležitý vývoj s ohledem na algoritmy. V 80. letech se začaly psát nové systémy počítačové algebry C. To umožnilo lepší využití zdroje počítače (ve srovnání s tlumočeným jazykem LISP) a zároveň povoleno udržovat přenosnost (což by nebylo možné v jazyce assembleru). Toto období také poznamenalo vznik prvního komerčního počítačového algebraického systému, mezi nimiž byly Mathematica a Javor jsou nejznámějšími příklady. Kromě toho se také objevilo několik specializovaných programů, příkladem relevantní pro fyziku částic je program FORM od J. Vermaserena jako (přenosného) nástupce SCHOONSHIP. Novější vydání udržitelnost velkých projektů se stalo čím dál důležitější a celkově paradigma programování změněno z procedurální programování na objektově orientovaný design. Pokud jde o programovací jazyky, projevilo se to přesunem z C do C ++. Po této změně paradigmatu byla vyvinuta knihovna GiNaC. Knihovna GiNac umožňuje symbolické výpočty v C ++.

Generování kódu pro počítačovou algebru lze také použít v této oblasti.

Teorie mřížového pole

Teorie mřížového pole vytvořil (a) Kenneth Wilson v roce 1974.[12] Simulační techniky byly později vyvinuty ze statistické mechaniky.[13][14]

Od počátku 80. let 20. století se výzkumníci LQCD stali průkopníky v používání masivně paralelní počítače ve velkých vědeckých aplikacích, využívající prakticky všechny dostupné výpočetní systémy včetně tradičních main-frame, velké PC klastry a vysoce výkonné systémy. Kromě toho se také používá jako měřítko pro vysoce výkonné výpočty počínaje IBM Modrý gen superpočítač.

Nakonec byly vytvořeny národní a regionální QCD mřížky: LATFOR (kontinentální Evropa), UKQCD a USQCD. ILDG (International Lattice Data Grid) je mezinárodní podnik zahrnující sítě z Velké Británie, USA, Austrálie, Japonska a Německa. Vznikl v roce 2002.[15]

Viz také

Reference

  1. ^ https://arxiv.org/abs/1301.1211 Výpočetní fyzika částic pro generátory událostí a analýzu dat vyvoláno 8/24/20
  2. ^ https://www.researchgate.net/publication/234060239_Computational_Particle_Physics_for_Event_Generators_and_Data_Analysis Výpočetní fyzika částic pro generátory událostí a analýzu dat vyvoláno 8/24/20
  3. ^ https://www2.ccs.tsukuba.ac.jp/projects/ILFTNet/ Mezinárodní výzkumná síť pro výpočetní fyziku částic vyvoláno 8/24/20
  4. ^ Stefan Weinzierl: - „Počítačová algebra ve fyzice částic.“ strany 5-7. Přístup k 1. lednu 2012; (alternativní odkaz): „Počítačová algebra ve fyzice částic.“ arXiv:hep-ph / 0209234. Přístup k 1. lednu 2012. „Seminario Nazionale di Fisica Teorica“, Parma, září 2002.
  5. ^ Web GridPP : zpřístupněno 19. června 2012.
  6. ^ Dirk Duellmann, „Proudy Oracle pro urychlovače velkých hadronů“ , strana 3. Zpřístupněno 1. ledna 2011.
  7. ^ M Liu, W Kuehn a kol. , „Co-design hardware / software na univerzální výpočetní platformě ve fyzice částic“ , strana 1. Zpřístupněno 20. února 2012.
  8. ^ David Rousseau, „The Software behind the Higgs Boson Discovery,“ IEEE Software, str. 11-15, září-říjen, 2012
  9. ^ Stefan Weinzierl, op. cit. : strany 3–5.
  10. ^ Stefan Weinzierl, op. cit. : strany 3–5.
  11. ^ Stefan Weinzierl, op. cit. : strany 3–5.
  12. ^ Kenneth G. Wilson, Uzavření kvarků, Fyzický přehled D, 10, 1974, s. 2445–59
  13. ^ David J. E. Callaway a Aneesur Rahman (1982). "Formulace mikrokanonického souboru teorie teorií mřížky". Physical Review Letters 49 (9): 613–616. Bibcode 1982PhRvL..49..613C. doi:10.1103 / PhysRevLett.49.613.
  14. ^ David J. E. Callaway a Aneesur Rahman (1983). "Teorie mřížky v mikrokanonickém souboru". Fyzická recenze D28 (6): 1506–1514. Bibcode 1983PhRvD..28.1506C. doi:10.1103 / PhysRevD.28.1506.
  15. ^ CM. Maynard: International Lattice Data Grid: Zapněte, připojte a stáhněte. Ch.2, str. 3. arXiv: 1001,5207, 2010.

externí odkazy