МФТИ 10 июля 2011
Сильные взаимодействия элементарных частиц и суперкомпьютеры
M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
¦ Введение: кварки и глюоны¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий¦ Теория невылетания цвета презентация
Содержание
- 1. ¦ Введение: кварки и глюоны¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий¦ Теория невылетания цвета
- 2. ■ Введение: кварки и глюоны ■
- 3. ■ Введение: кварки и глюоны ■
- 4. ■ Введение: кварки и глюоны ■
- 5. ■ Введение: кварки и глюоны ■
- 6. ■ Введение: кварки и глюоны ■
- 7. ■ Прложение: моделирование графена МФТИ
- 8. Experiment LHC
- 9. ITEP F.V.
- 10. Взаимодействия – 1. Гравитационное mg
- 11. Взаимодействия – 2. Слабое
- 12. Взаимодействия – 3. Электромагнитноеное
- 13. Взаимодействия – 4. Сильное
- 14. Основные задачи теории сильных взаимодействий Стартуя
- 15. Невылетание цвета (почему мы не видим свободных
- 16. Квантовая механика частицы
- 17. Квантовая теория поля
- 18. Methods Imaginary time t→it
- 19. INTRODUCTION Three limits Lattice spacing Lattice
- 20. Типичная кратность интегралов Мы считаем интегралы
- 22. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD
- 23. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Three body forces!
- 24. 1 м Происхождение массы
- 25. 10-8..10 м
- 26. 10-10 м me ≈ 0.5 MeV mn ≈ 1000 MeV
- 27. 10-14..15 м mp ≈ mn
- 28. 10-15 м mp ≈ 1000 MeV mu,d ≈ 3..5 MeV
- 29. Masses of material objects is due to gluon fields inside baryon
- 30. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Three body forces!
- 31. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD
- 32. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD String Breaking (DIK collaboration)
- 33. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Hadron Mass Spectrum
- 34. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD 159 130
- 35. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD
- 36. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Finite Temperature
- 37. Фазовая Диаграмма КХД
- 38. Фазовая Диаграмма КХД
- 39. SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD(2+1)QCD
- 41. Below I use a lot of slides
- 42. Magnetic fields in non-central collisions [Fukushima, Kharzeev,
- 43. Magnetic fields in non-central collisions [1] K.
- 44. Magnetic fields in non-central collisions The medium
- 45. Magnetic fields in non-central collisions The medium
- 46. D.Kharzeev
- 47. Magnetic forces are of the order of
- 48. Magnetic forces are of the order of
- 49. Magnetic forces are of the order of
- 50. 1 0 2 3 T We
- 51. Quenched vacuum, overlap Dirac operator, external magnetic field
- 52. Chiral Magnetic Effect [Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran
- 53. Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev,
- 54. Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev,
- 55. Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev,
- 56. Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev,
- 57. Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev,
- 58. Topological charge density in quantum QCD vacuum has fractal structure
- 59. Topological charge density in quantum QCD
- 60. Chiral Magnetic Effect on the lattice, charge
- 61. Chiral Magnetic Effect on the lattice,
- 62. Chiral Magnetic Effect, EXPERIMENT VS LATTICE DATA (Au+Au)
- 63. Chiral Magnetic Effect, EXPERIMENT VS LATTICE
- 64. Preliminary results: conductivity of the vacuum Qualitative definition of conductivity σ
- 65. Preliminary results: conductivity of the vacuum Conductivity at T=0
- 66. 2. Chiral condensate in QCD
- 67. Chiral condensate vs. field strength We are
- 68. 3. Magnetization of the vacuum as
- 69. 4. Generation of the anomalous quark electric
- 70. THEORY To explain We have to prove in gluodynamics that
- 71. SU(2) gauge theory
- 72. Linking number 3D 4D
- 73. Monopole current (closed line
- 75. Time slices for IPR=5.13
- 76. Instead of Conclusions Computer simulations
- 77. Приложение: Моделирование Графена ٭ Графен
- 78. Спектры безмассовых частиц Дирака и квазичастиц
- 79. Моделирование полевой модели графена. ٭
- 80. Премия РФ по науке и технике для
- 82. http://www.lattice.itep.ru Education
- 83. Московский физико-технический институт Факультет общей и прикладной
■ Введение: кварки и глюоны
■ Невылетание цвета –задача тысячелетия
■ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория
Слайд 1■ Введение: кварки и глюоны ■ Невылетание цвета –задача тысячелетия ■
Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория невылетания цвета
Слайд 2■ Введение: кварки и глюоны ■ Невылетание цвета –задача тысячелетия ■
Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория невылетания цвета
МФТИ 10 июля 2011
Кварки, глюоны,
компьютеры и суперкомпьютеры
M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
Слайд 3■ Введение: кварки и глюоны ■ Невылетание цвета –задача тысячелетия ■
Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория невылетания цвета
МФТИ 10 июля 2011
Кварки, глюоны,
компьютеры и суперкомпьютеры
M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
Слайд 4■ Введение: кварки и глюоны ■ Невылетание цвета –задача тысячелетия ■
Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория невылетания цвета
МФТИ 10 июля 2011
Кварки, глюоны,
компьютеры и суперкомпьютеры
M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
Слайд 5■ Введение: кварки и глюоны ■ Невылетание цвета –задача тысячелетия ■
Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория невылетания цвета
МФТИ 10 июля 2011
Кварки, глюоны,
компьютеры и суперкомпьютеры
M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
Слайд 6■ Введение: кварки и глюоны ■ Невылетание цвета –задача тысячелетия ■
Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах
■ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий
■ Теория невылетания цвета
МФТИ 10 июля 2011
Кварки, глюоны,
компьютеры и суперкомпьютеры
M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
Слайд 7■ Прложение: моделирование графена
МФТИ 10 июля 2011
Кварки, глюоны,
компьютеры и суперкомпьютеры
M.И.
Поликарпов (ИТЭФ, Москва)
Слайд 9
ITEP
F.V. Gubarev, A.V.Kovalenko, S.M. Morozov, MIP, S.V. Syritsyn, V.I. Zakharov, P.Yu
Boyko, P.V. Buividovich, M.N. Chernodub, V.G. Bornyakov , E.N. Luschevskaya, A.I.Veselov, A.A. Slavnov
DESY, Gumboldt University, Germany G.Schierholz, D.Pleiter, T.Streuer, H.Stuben, F. Weinberg, M. Mueller-Proyssker, E.M. Ilgenfritz Kanazawa University, Japan
H.Ichie, S.Kitahara, Y.Koma,Y.Mori, Y.Nakamura, T.Suzuki, A. Nakamura
BNL, San Francisko University, USA
D. Kharzeev, J. Greensite, S. Olejnik (+ Bratislava University, Slovakia)
DESY, Gumboldt University, Germany G.Schierholz, D.Pleiter, T.Streuer, H.Stuben, F. Weinberg, M. Mueller-Proyssker, E.M. Ilgenfritz Kanazawa University, Japan
H.Ichie, S.Kitahara, Y.Koma,Y.Mori, Y.Nakamura, T.Suzuki, A. Nakamura
BNL, San Francisko University, USA
D. Kharzeev, J. Greensite, S. Olejnik (+ Bratislava University, Slovakia)
Основные результаты получены в сотрудничестве группы ИТЭФ с
ДЭЗИ (Германия),
Университет Каназава (Япония),
Национальная Лаборатория Брукхэвен (США)
Университет Сан Франциско (США)
Слайд 14Основные задачи
теории сильных взаимодействий
Стартуя с Лагранжиана КХД
Получить спектр адронов,
Посчитать
матричные элементы,
(3) Описать фазовую диаграмму теории
(4) Объяснить невылетание цвета
(3) Описать фазовую диаграмму теории
(4) Объяснить невылетание цвета
http://www.claymath.org/millennium/Yang-Mills_Theory/ (1 000 000 $US)
Слайд 15Невылетание цвета
(почему мы не видим свободных кварков и глюонов?)
Основная сложность –
отсутствие аналитических методов для описания теории сильных взаимодействий, но (супер)компьютеры могут многое предсказывать исходя из Лагранжиана КХД
Сила между кварком и антикварком 12 тонн!!!
http://www.claymath.org/millennium
Слайд 18Methods
Imaginary time t→it
Space-time discretization
Thus we get from functional integral the partition
function for statistical theory in four dimensions
Слайд 19INTRODUCTION
Three limits
Lattice spacing
Lattice size
Quark mass
Typical values
Extrapolation
+
Chiral perturbation theory
Chiral perturbation theory
L
a
Слайд 20Типичная кратность интегралов
Мы считаем интегралы кратности32L4 (L=48, 32L4=169,869,312)
И работаем с матрицами12L4
x 12L4
(L=48, 12L4=63,700,992)
(L=48, 12L4=63,700,992)
Для решетки L4
(L=48, L4=5,308,416)
Слайд 31SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD
Usually the teams are rather big,
5 - 10 -15 people
arXiv:hep-lat/0401026v1
arXiv:hep-lat/0401026v2
Слайд 35SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD
Wilson non-perturbatively improved Fermions
“WORKING
HORSE” of lattice QCD calculations
Y. Kuramashi Lattice 2007
Iwasaki gauge action + clover quarks
a^(−1) = 2.2GeV, lattice size: 32^3 × 64
Слайд 42Magnetic fields in non-central collisions
[Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran ’07-’08]
Heavy ion
Heavy ion
Quarks
and gluons
Слайд 43Magnetic fields in non-central collisions
[1] K. Fukushima, D. E. Kharzeev, and
H. J. Warringa, Phys. Rev. D 78, 074033 (2008),
URL http://arxiv.org/abs/0808.3382.
[2] D. Kharzeev, R. D. Pisarski, and M. H. G.Tytgat, Phys. Rev. Lett. 81, 512 (1998),
URL http://arxiv.org/abs/hep-ph/9804221.
[3] D. Kharzeev, Phys. Lett. B 633, 260 (2006), URL http://arxiv.org/abs/hep-ph/0406125.
[4] D. E. Kharzeev, L. D. McLerran, and H. J. Warringa, Nucl. Phys. A 803, 227 (2008),
URL http://arxiv.org/abs/0711.0950.
URL http://arxiv.org/abs/0808.3382.
[2] D. Kharzeev, R. D. Pisarski, and M. H. G.Tytgat, Phys. Rev. Lett. 81, 512 (1998),
URL http://arxiv.org/abs/hep-ph/9804221.
[3] D. Kharzeev, Phys. Lett. B 633, 260 (2006), URL http://arxiv.org/abs/hep-ph/0406125.
[4] D. E. Kharzeev, L. D. McLerran, and H. J. Warringa, Nucl. Phys. A 803, 227 (2008),
URL http://arxiv.org/abs/0711.0950.
[Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran ’07-’08]
Слайд 44Magnetic fields in non-central collisions
The medium is filled by electrically charged
particles
Large orbital momentum, perpendicular to the reaction plane
Large magnetic field along the direction of the orbital momentum
Large orbital momentum, perpendicular to the reaction plane
Large magnetic field along the direction of the orbital momentum
Charge is large
Velosity is high
Thus we have
two very big
currents
Слайд 45Magnetic fields in non-central collisions
The medium is filled by electrically charged
particles
Large orbital momentum, perpendicular to the reaction plane
Large magnetic field along the direction of the orbital momentum
Large orbital momentum, perpendicular to the reaction plane
Large magnetic field along the direction of the orbital momentum
Two very big
currents
produce a very
big magnetic
field
B
Слайд 47Magnetic forces are of the order of
strong interaction forces
first time
in my life I see such effect
Слайд 48Magnetic forces are of the order of
strong interaction forces
first time
in my life I see such effect
We expect the influence of magnetic field on
strong interaction physics
Слайд 49Magnetic forces are of the order of
strong interaction forces
first time
in my life I see such effect
We expect the influence of magnetic field on
strong interaction physics
The effects are nonperturbative,
it is impossible to perform analytic calculations
and we use
Lattice Calculations
Слайд 50
1
0
2
3
T
We calculate
in the external magnetic field and in the
presence of
the vacuum gluon fields
Слайд 52Chiral Magnetic Effect
[Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran ’07-’08]
Electric current appears at regions
1. with non-zero topological charge density
2. exposed to external magnetic field
Experimentally observed at RHIC :
charge asymmetry of produced particles at heavy ion collisions
Слайд 53Chiral Magnetic Effect by
Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran
1. Massless quarks in
external magnetic field.
Red: momentum Blue: spin
Слайд 54Chiral Magnetic Effect by
Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran
1. Massless quarks in
external magnetic field.
Red: momentum Blue: spin
Слайд 55Chiral Magnetic Effect by
Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran
2. Quarks in the
instatnton field.
Red: momentum
Blue: spin
Effect of topology:
uL → uR
dL → dR
Слайд 56Chiral Magnetic Effect by
Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran
3. Electric current along
magnetic field
Red: momentum
Blue: spin
Effect of topology:
uL → uR
dL → dR
u-quark: q=+2/3
d-quark: q= - 1/3
Слайд 57Chiral Magnetic Effect by
Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran
3. Electric current is
along
magnetic field
In the instanton field
magnetic field
In the instanton field
Red: momentum
Blue: spin
Effect of topology:
uL → uR
dL → dR
u-quark: q=+2/3
d-quark: q= - 1/3
Слайд 59Topological charge density in
quantum QCD vacuum has fractal structure
In quantum
vacuum we expect
big fluctuations of charge squared
big fluctuations of charge squared
Слайд 60Chiral Magnetic Effect on the lattice,
charge separation
Density of the electric charge
vs. magnetic field
Слайд 61Chiral Magnetic Effect on the lattice, Non-zero field, subsequent time slices Electric
charge density
Слайд 63Chiral Magnetic Effect,
EXPERIMENT VS LATTICE DATA
experiment
our fit
D. E. Kharzeev,
L. D.
McLerran, and H. J. Warringa, Nucl. Phys. A 803, 227 (2008),
our lattice data at T=350 Mev
Слайд 67Chiral condensate vs. field strength
We are in agreement with the chiral
perturbation theory: the chiral condensate is a linear function of the strength of the magnetic field!
Слайд 683. Magnetization of the vacuum as a function of the magnetic
field
Spins of virtual quarks turn parallel to the magnetic field
Слайд 694. Generation of the anomalous quark electric dipole moment along the axis
of magnetic field
yLarge correlation between square of the electric dipole moment
and chirality
Слайд 71
SU(2) gauge theory
J.Ambjorn, J.Giedt and J.Greensite, JHEP 0002 (2000) 033.
A.V.Kovalenko, M.I.Polikarpov, S.N.Syritsyn and V.I.Zakharov, Phys. Rev. D71 (2005) 054511; Phys. Lett. B613 (2005) 52; Ph. de Forcrand and M. Pepe, Nucl. Phys. B598 (2001) 557.
Monopole current
(closed line in 4D)
Vortex (closed
Surface in 4D)
Слайд 73
Monopole current
(closed line in 4D, point in 3D)
Vortex (closed
surface in 4D,
closed line in 3D)
Pure gauge theory
(what we see on 3d slice of 4D lattice)
Слайд 74
All information about confinement, quark condensate and any Wilson loop
is encoded in 3d branes
Holography
THEORY
Слайд 75
Time slices for
IPR=5.13
chirality=-1
IPR=1.45
chirality=0
Chiral symmetry breaking and topological susceptibility
is due to low-dimensional
regions
THEORY
Слайд 76
Instead of Conclusions
Computer simulations a) reproduce well known hadron properties
b) predict new phenomena c) help to create new theoretical ideas.
Low dimensional objects (regions) are responsible for most interesting nonperturbative effects: chiral symmetry breaking, topological susceptibility and confinement.
The era of traditional quantum field theory (Feynman graphs, perturbation theory) is over, nonperturbative field theory is close in spirit to solid state theory; we have to study dislocations, fractals, phase transitions etc.
Слайд 77Приложение:
Моделирование Графена
٭ Графен – монослой графита, имеет гексагональную структуру.
٭ В
реальности графен всегда «приклеен» к подложке (как правило силиконовой: SiO2, SiC и т.п.). Подложка сильно меняет свойства графена.
Слайд 78 Спектры безмассовых частиц Дирака и квазичастиц в графене похожи.
Графен
и частицы Дирака
٭ У релятивистской частицы Дирака:
E=+/- cp,
а у квазичастицы в графене :
E=+/- vp
где
v=c/300
٭ E=+/- cp справедливо всегда, а E=+/- vp только для малых p
Слайд 79 Моделирование полевой модели графена.
٭ Явления переноса в графене
٭ Фазовый
переход, критические индексы
٭ Температурные поправки
٭ Проводимость графена
٭ Модели для би-лаера
٭ Вязкость/энтропия
٭ Оптические свойства
٭ Реакция на магнитное поле
Слайд 80Премия РФ по науке и технике для молодых ученых за 2007 год за
численное моделирование фазового перехода в кварк-глюонной плазме с использованием технологии параллельных суперкомпьютеров
присуждена
аспирантам МФТИ
П.Бойко, А.Коваленко, С.Морозов
Слайд 83Московский физико-технический институт Факультет общей и прикладной физики кафедра теоретической астрофизики и
проблем термоядерной физики
Специализация: квантовая гравитация и калибровочные поля
Специализация: квантовая гравитация и калибровочные поля
Базовая организация
"Государственный Научный Центр Российской Федерации -
Институт Теоретической и Экспериментальной Физики"
Москва, ул. Большая Черемушкинская, 25
Руководит новой специализацией всемирно известный физик - теоретик Валентин Иванович Захаров
Наш студент это тот, кому интересна теоретическая физика и/или информатика и/или математическая физика и/или суперкмпьютеры (или все вместе).
