Вычислительная физика элементарных частиц - Computational particle physics

Вычислительная физика элементарных частиц относится к методам и вычислительным инструментам, разработанным и используемым физика элементарных частиц исследование. подобно вычислительная химия или вычислительная биология, это для физика элементарных частиц как отдельная отрасль, так и междисциплинарная область, основанная на информатике, теоретической и экспериментальной физике элементарных частиц и математике. Основными областями вычислительной физики элементарных частиц являются: решеточная теория поля (численные расчеты), автоматический расчет взаимодействия или распада частиц (компьютерная алгебра) и генераторы событий (стохастические методы).[1][2][3]

Вычислительные инструменты

История

Физика элементарных частиц сыграла роль в ранней истории Интернета, Всемирная сеть был создан Тим Бернерс-Ли при работе в ЦЕРНе в 1991 г.

Компьютерная алгебра

Примечание. В этом разделе содержится отрывок из книги Стефана Вайнциерля «Компьютерная алгебра в физике элементарных частиц».

Физика элементарных частиц является важной областью применения компьютерной алгебры и использует возможности систем компьютерной алгебры (CAS). Это приводит к ценной обратной связи для разработки CAS. Глядя на историю системы компьютерной алгебры, первые программы относятся к 1960-м годам.[9] Первые системы почти полностью основывались на LISP («LISt язык программирования»). LISP - это интерпретируемый язык и, как уже видно из названия, предназначен для манипулирования списки. Его важность для символические компьютерные программы в первые дни сравнивали с важностью FORTRAN для числовых программ в тот же период.[10] Уже в этом первом периоде программа УМЕНЬШИТЬ имел некоторые особенности для приложения к физике высоких энергий. Исключением для программ на основе LISP было ШКОЛЫ, написано в язык ассемблера от Мартинус Дж. Г. Велтман и специально разработан для приложений в физике элементарных частиц. Использование кода ассемблера привело к невероятно быстрой программе (по сравнению с интерпретируемыми программами того времени) и позволило вычислить более сложные рассеяние процессы в физике высоких энергий. Утверждается, что важность программы была признана в 1998 году, когда Вельтману была присуждена половина Нобелевской премии.[11] Также программа МАКСИМА заслуживает особого упоминания, так как он послужил толчком к важному развитию алгоритмов. В 1980-х годах начали писать новые системы компьютерной алгебры на C. Это позволило лучше использовать Ресурсы компьютера (по сравнению с интерпретируемым языком LISP) и в то же время позволял поддерживать переносимость (что было бы невозможно на языке ассемблера). Этот период отмечен также появлением первой коммерческой системы компьютерной алгебры, среди которой Mathematica и Клен являются наиболее известными примерами. Вдобавок появилось также несколько специализированных программ, примером, относящимся к физике элементарных частиц, является программа FORM Дж. Вермазерен как (переносная) преемница SCHOONSHIP. Совсем недавно выпуски ремонтопригодность крупных проектов становились все более важными, а общее парадигма программирования изменено с процедурное программирование к объектно-ориентированный дизайн. С точки зрения языков программирования это отразилось на переходе с C на C ++. Вслед за этим изменением парадигмы была разработана библиотека GiNaC. Библиотека GiNac позволяет выполнять символьные вычисления на C ++.

Генерация кода для компьютерной алгебры также можно использовать в этой области.

Теория поля решетки

Теория поля решетки был создан Кеннет Уилсон в 1974 г.[12] Позже методы моделирования были развиты на основе статистической механики.[13][14]

С начала 1980-х исследователи LQCD первыми начали использовать массивно параллельный компьютеры в крупных научных приложениях, использующие практически все доступные вычислительные системы, включая традиционные мэйнфреймы, большие ПК-кластеры, и высокопроизводительные системы. Кроме того, он также использовался как ориентир для высокопроизводительные вычисления, начиная с IBM Синий ген суперкомпьютер.

Со временем были созданы национальные и региональные сети QCD: LATFOR (континентальная Европа), UKQCD и USQCD. ILDG (International Lattice Data Grid) - международное предприятие, объединяющее сети из Великобритании, США, Австралии, Японии и Германии, и было образовано в 2002 году.[15]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ https://arxiv.org/abs/1301.1211 Вычислительная физика элементарных частиц для генераторов событий и анализа данных получено 8/24/20
  2. ^ https://www.researchgate.net/publication/234060239_Computational_Particle_Physics_for_Event_Generators_and_Data_Analysis Вычислительная физика элементарных частиц для генераторов событий и анализа данных получено 8/24/20
  3. ^ https://www2.ccs.tsukuba.ac.jp/projects/ILFTNet/ Международная исследовательская сеть по вычислительной физике элементарных частиц получено 8/24/20
  4. ^ Штефан Вайнцирль: - «Компьютерная алгебра в физике элементарных частиц». стр. 5-7. По состоянию на 1 января 2012 г .; (альтернативная ссылка): «Компьютерная алгебра в физике элементарных частиц». arXiv:hep-ph / 0209234. По состоянию на 1 января 2012 г. "Seminario Nazionale di Fisica Teorica", Парма, сентябрь 2002 г.
  5. ^ Сайт ГридПП : по состоянию на 19 июня 2012 г.
  6. ^ Дирк Дуэльманн, «Oracle Streams для Большого адронного коллайдера» , стр. 3. По состоянию на 1 января 2011 г.
  7. ^ М. Лю, В. Куен и др. , «Совместное проектирование аппаратного и программного обеспечения универсальной вычислительной платформы в физике элементарных частиц» , стр. 1. Проверено 20 февраля 2012 г.
  8. ^ Дэвид Руссо, «Программное обеспечение, лежащее в основе открытия бозона Хиггса», IEEE Software, стр. 11-15, сентябрь-октябрь 2012 г.
  9. ^ Стефан Вайнцирль, op. соч. : стр. 3-5.
  10. ^ Стефан Вайнцирль, op. соч. : стр. 3-5.
  11. ^ Стефан Вайнцирль, op. соч. : стр. 3-5.
  12. ^ Кеннет Г. Уилсон, Конфайнмент кварков, Physical Review D, 10, 1974, стр. 2445–59
  13. ^ Дэвид Дж. Э. Каллавей и Анизур Рахман (1982). "Формулировка микроканонического ансамбля решеточной калибровочной теории". Physical Review Letters 49 (9): 613–616. Бибкод 1982PhRvL..49..613C. Дои:10.1103 / PhysRevLett.49.613.
  14. ^ Дэвид Дж. Э. Каллавей и Анизур Рахман (1983). "Решеточная калибровочная теория в микроканоническом ансамбле". Physical Review D28 (6): 1506–1514. Бибкод 1983ПхРвД..28.1506С. Дои:10.1103 / PhysRevD.28.1506.
  15. ^ СМ. Мейнард: Международная сеть данных решеток: включите, подключите и загрузите. Глава 2, стр. 3. arXiv: 1001.5207, 2010.

внешние ссылки