Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Weltrekord bei Ein-Loop-Berechnungen

01.12.2011
Berechnungsmethode für Streuexperimente in der Elementarteilchenphysik wesentlich verbessert

Wissenschaftler am Institut für Physik der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) haben einen neuen Rekord bei der Berechnung von Streuexperimenten aufgestellt. Solche Berechnungen dienen für Vorhersagen über den Ausgang von Beschleunigerexperimenten, bei denen Teilchen mit hohen Energien aufeinanderprallen.


Das Feynman-Diagramm zeigt eine Kollision von Elektron und Positron (links) und deren Annihilation sowie die Bildung von einem Quark, einem Antiquark und fünf Gluonen (rechts).
Abb.: THEP, Universität Mainz

Allerdings werden die Rechnungen immer schwieriger, je mehr Ordnungen die Physiker ausrechnen wollen. Die Arbeitsgruppe von Univ.-Prof. Dr. Stefan Weinzierl hat nun einen Algorithmus entwickelt, der wesentlich schneller ist und weniger Rechnerkapazitäten beansprucht als andere Algorithmen. „Wir haben einen großen Sprung gemacht und eine völlig neue Methode angewandt, mit der wir wesentlich mehr ausrechnen können als zuvor“, erklärt Weinzierl. Er geht davon aus, dass das neue Berechnungsverfahren sowohl für die abgeschlossenen Experimente des Large Electron-Positron Collider (LEP), der bis 2000 beim Genfer Forschungszentrum CERN in Betrieb war, genutzt werden kann als auch für die neuen Experimente am Large Hadron Collider (LHC).

Der neue Algorithmus ermöglicht beispielsweise die Berechnung von physikalischen Größen beim Zusammenstoß eines Elektrons mit seinem Antiteilchen, dem Positron, bei dem ein Quark, ein Antiquark sowie Gluonen entstehen. Erstmals überhaupt konnte eine Ein-Schleifen-Berechnung für acht äußere Teilchen erstellt werden – ein neuer Weltrekord in der theoretischen Hochenergiephysik.

Präzisionsberechnungen in der Elementarteilchenphysik beruhen auf der Störungstheorie und können durch sogenannte Schleifen-Diagramme dargestellt werden. Je größer die Anzahl der externen Teilchen, desto schwieriger die Berechnung.

Der jetzt verwendete Algorithmus nutzt eine neue und effiziente Methode auf der Basis von Subtraktion und numerischer Integration. Die Berechnungen wurden auf einer PC-Clusteranlage am Rechenzentrum der Universität Mainz durchgeführt. Die neue Methode ist nach Darstellung von Weinzierl nicht auf Elektron-Positron-Annihilationen beschränkt, sondern kann mit geringfügigen Modifikationen auch auf Hadron-Hadron-Kollisionen angewandt werden, wie sie auch am Genfer LHC stattfinden. Damit wollen sich die theoretischen Physiker an der Uni Mainz in naher Zukunft beschäftigen.

Die Arbeiten von Prof. Stefan Weinzierl sind in das Mainzer Exzellenzcluster „Precision Physics, Fundamental Interactions and Structure of Matter" (PRISMA) integriert, das den wichtigen Schritt in die abschließende Auswahlrunde der Bundesexzellenzinitiative geschafft hat und einen Förderantrag für die zweite Runde eingereicht hat.

Weitere Informationen:
Univ.-Prof. Dr. Stefan Weinzierl
Theoretische Elementarteilchenphysik (THEP)
Institut für Physik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU)
55099 Mainz
Tel. +49 (0) 6131 39-25579
Fax +49 (0) 6131 39-24611
E-Mail: stefanw@thep.physik.uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht ALMA beginnt Beobachtung der Sonne
18.01.2017 | ESO Science Outreach Network - Haus der Astronomie

nachricht Magnetische Kraft von einzelnen Antiprotonen mit höchster Genauigkeit bestimmt
18.01.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

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: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik