Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Großer Rechner für kleine Teilchen: Wilson simuliert Kräftespiel im Atomkern

02.02.2009
Neue PC-Clusteranlage am Institut für Kernphysik für 1,3 Millionen Euro aufgebaut. Wechselwirkung zwischen Quarks und Gluonen im Fokus.

Immer weiter dringt die Kernphysik ins Innere der Materie vor und entdeckt neue Teilchen oder hofft, sie zu finden. Die Anlagen dazu werden immer größer und haben in Mainz mit dem Ausbau des Elektronenbeschleunigers MAMI Ende des Jahres 2006 einen Höhepunkt erreicht.

Aber nicht nur die experimentellen Einrichtungen nehmen an Größe zu, sondern auch die Computeranlagen, die dazu dienen, solche Experimente zu begleiten. Eine Rechneranlage der Superlative haben die Wissenschaftler am Institut für Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz am Freitag bei einer Einweihungsfeier der Öffentlichkeit vorgestellt: "Wilson", so der Name der Maschine, besteht aus 2240 Prozessoren, die miteinander verknüpft sind und gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten. In einer Sekunde können so nicht weniger als vier Billionen Rechenschritte gelöst werden.

"Die neue Rechneranlage bettet sich in idealer Weise in das im Juni 2008 gestartete Forschungszentrum Elementarkräfte und mathematische Grundlagen ein, mit dem die Physik der Universität Mainz in die Forschungsinitiative des Landes einbezogen ist", erklärte Ministerialdirigentin Brigitte Klempt, Leiterin der Abteilung "Forschung und Technologie" im Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur. "Das Zentrum basiert auf besonderen Stärken der Mainzer Physikforschung, für die es gute Voraussetzungen gibt, auch in der internationalen Konkurrenz erfolgreich zu bestehen", sagte sie.

"Mit dieser außergewöhnlichen Rechenanlage wurden am Institut für Kernphysik die Voraussetzungen geschaffen, um die Experimente am Elektronenbeschleuniger MAMI optimal zu begleiten und zu interpretieren", erklärte der Präsident der Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Univ.-Prof. Dr. Georg Krausch. "Darüber hinaus werden aber auch experimentelle Untersuchungen an anderen Einrichtungen, die sich beispielsweise mit der Existenz neuer Materieformen befassen, künftig durch Rechnungen aus Mainz unterstützt." Die Physiker interessieren sich dabei insbesondere für die Kräfte, die zwischen den kleinsten bekannten Teilchen, den Quarks, wirken. Diese Kräfte entstehen durch sogenannte Gluonen, die zwischen den Quarks ausgetauscht werden.

Wilson wurde im Mai 2008 in Einzelteilen angeliefert und während vier Tagen in zwei Schrankreihen von jeweils 3,60 Meter Länge und zwei Meter Höhe eingebaut. Für die Klimaanlage, deren Leistung 650 haushaltsüblichen Kühlschränken entspricht, musste der Raum zuvor komplett umgebaut werden. Die Kosten für die Anlage betrugen 1,1 Millionen Euro, die im Rahmen des ehemaligen Hochschulbauförderungsgesetzes (HBFG) aus Bundes- und Landesmitteln sowie aus Mitteln der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt bereitgestellt wurden. Weitere 200.000 Euro fielen für den Umbau der Räume und die Kühlanlage an. Nachdem die anfänglichen technischen Schwierigkeiten überwunden sind, kann die Anlage nun zeigen, was in ihr steckt.

Das Interesse der Wissenschaftler gilt dem inneren Aufbau von Protonen und Neutronen, die den Atomkern bilden und die ihrerseits aus den noch kleineren Quarks bestehen. Der starke Zusammenhalt im Innern eines Atomkerns beruht auf der starken Wechselwirkung, eine der vier fundamentalen Kräfte in der Physik. Diese Kraft wirkt durch den Austausch von Gluonen auf die Quarks ein, wobei acht verschiedene Gluonen bekannt sind, die zwischen den Quarks hin- und herwechseln. Zur Beschreibung dieses Kräftespiels dient die Theorie der Quantenchromodynamik (QCD). Wie sich jedoch die unmittelbaren Eigenschaften von Protonen und Neutronen aus der Quantenchromodynamik ableiten lassen, ist noch weitgehend unverstanden - und hier setzen die Arbeiten der Mainzer Kernphysiker an.

"Wir können jetzt mit dem neuen Hochleistungsrechner eine noch recht junge,
aber sehr erfolgversprechende Methode anwenden, um bestimmte Vorgänge im Innern der Atomkerne zu simulieren", erklärte Univ.-Prof. Dr. Hartmut Wittig vom Institut für Kernphysik der Universität Mainz. "Dabei werden die Wechselwirkungen zwischen den Quarks und den Gluonen nicht in den üblichen vier Dimensionen von Raum und Zeit beschrieben, sondern sie werden auf ein Raumzeit-Gitter ähnlich einem Kristallgitter in der Festkörperphysik übertragen." Wittig zufolge ist die Gitter-Quantenchromodynamik eine der erfolgversprechendsten Methoden, um experimentelle Entdeckungen über die Eigenschaften von subatomaren Teilchen theoretisch zu überprüfen und zu ergänzen.
Kontakt und Informationen:
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Wittig
Theoretische Kernphysik
Institut für Kernphysik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. 06131 39-26808
Fax 06131 39-25474
E-Mail: wittig@kph.uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.kph.uni-mainz.de/T/230.php
http://www.uni-mainz.de/presse/22237.php

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Sterngeburt in den Winden supermassereicher Schwarzer Löcher
28.03.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Das anwachsende Ende der Ordnung
27.03.2017 | Universität Konstanz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit

Antibiotikaresistenz zeigt sich durch Leuchten

28.03.2017 | Biowissenschaften Chemie