¦ Введение: кварки и глюоны¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий¦ Теория невылетания цвета


The Presentation inside:

Slide 0

¦ Введение: кварки и глюоны ¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах ¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий ¦ Теория невылетания цвета Яндекс 22 декабря 2010 Кварки, невылетание цвета, и суперкомпьютеры M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)


Slide 1

¦ Введение: кварки и глюоны ¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах ¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий ¦ Теория невылетания цвета Яндекс 22 декабря 2010 Кварки, невылетание цвета, и суперкомпьютеры M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)


Slide 2

¦ Введение: кварки и глюоны ¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах ¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий ¦ Теория невылетания цвета Яндекс 22 декабря 2010 Кварки, невылетание цвета, и суперкомпьютеры M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)


Slide 3

¦ Введение: кварки и глюоны ¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах ¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий ¦ Теория невылетания цвета Яндекс 22 декабря 2010 Кварки, невылетание цвета, и суперкомпьютеры M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)


Slide 4

¦ Введение: кварки и глюоны ¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах ¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий ¦ Теория невылетания цвета Яндекс 22 декабря 2010 Кварки, невылетание цвета, и суперкомпьютеры M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)


Slide 5

¦ Введение: кварки и глюоны ¦ Невылетание цвета –задача тысячелетия ¦ Моделирование сильных взаимодействий на компьютерах и суперкомпьютерах ¦ Перемешивание сильных и электромагнитных взаимодействий ¦ Теория невылетания цвета Яндекс 22 декабря 2010 Кварки, невылетание цвета, и суперкомпьютеры M.И. Поликарпов (ИТЭФ, Москва)


Slide 6

Experiment LHC RHIC Theory Supercalculations


Slide 7

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) Основные результаты получены в сотрудничестве группы ИТЭФ с ДЭЗИ (Германия), Университет Каназава (Япония), Национальная Лаборатория Брукхэвен (США) Университет Сан Франциско (США)


Slide 8

Взаимодействия – 1. Гравитационное mg


Slide 9

Взаимодействия – 2. Слабое


Slide 10

Взаимодействия – 3. Электромагнитноеное


Slide 11

Взаимодействия – 4. Сильное


Slide 12

Основные задачи теории сильных взаимодействий Стартуя с Лагранжиана КХД Получить спектр адронов, Посчитать матричные элементы, (3) Описать фазовую диаграмму теории (4) Объяснить невылетание цвета http://www.claymath.org/millennium/Yang-Mills_Theory/ (1 000 000 $US)


Slide 13

Невылетание 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


Slide 14

Квантовая механика частицы x1 x2 Вес каждой траектории eiS Классическая траектория


Slide 15

Квантовая теория поля


Slide 16

Methods Imaginary time t>it Space-time discretization Thus we get from functional integral the partition function for statistical theory in four dimensions


Slide 17

INTRODUCTION Three limits Lattice spacing Lattice size Quark mass Typical values Extrapolation + Chiral perturbation theory L a


Slide 18

Типичная кратность интегралов Мы считаем интегралы кратности32L4 (L=48, 32L4=169,869,312) И работаем с матрицами12L4 x 12L4 (L=48, 12L4=63,700,992) Для решетки L4 (L=48, L4=5,308,416)


Slide 19

SU(2) glue SU(3) glu Сила между кварком и антикварком 12 тонн!!! e 2qQCD (2+1)QCD


Slide 20

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD


Slide 21

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Three body forces!


Slide 22

1 м Происхождение массы


Slide 23

10-8..10 м


Slide 24

10-10 м me ? 0.5 MeV mn ? 1000 MeV


Slide 25

10-14..15 м mp ? mn


Slide 26

10-15 м mp ? 1000 MeV mu,d ? 3..5 MeV


Slide 27

Masses of material objects is due to gluon fields inside baryon


Slide 28

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Three body forces!


Slide 29

SU(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


Slide 30

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD String Breaking (DIK collaboration)


Slide 31

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Hadron Mass Spectrum


Slide 32

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD 159 130


Slide 33

SU(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


Slide 34

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD (2+1)QCD Finite Temperature


Slide 35

Фазовая Диаграмма КХД


Slide 36

Фазовая Диаграмма КХД


Slide 37

Моделирование К-Г плазмы в США


Slide 38

Моделирование К-Г плазмы в США


Slide 39

SU(2) glue SU(3) glue 2qQCD(2+1)QCD


Slide 40


Slide 41

Вязкость К-Г плазмы чрезвычайно мала


Slide 42

Below I use a lot of slides made by M.N. Chernodub, P.V. Buividovich and D.E. Kharzeev


Slide 43

Magnetic fields in non-central collisions [Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran ’07-’08] Heavy ion Heavy ion Quarks and gluons


Slide 44

Magnetic 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. [Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran ’07-’08]


Slide 45

Magnetic 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 Charge is large Velosity is high Thus we have two very big currents


Slide 46

Magnetic 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 Two very big currents produce a very big magnetic field B


Slide 47

D.Kharzeev


Slide 48

Magnetic forces are of the order of strong interaction forces first time in my life I see such effect


Slide 49

Magnetic 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


Slide 50

Magnetic 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


Slide 51

1 0 2 3 T We calculate in the external magnetic field and in the presence of the vacuum gluon fields


Slide 52

Quenched vacuum, overlap Dirac operator, external magnetic field


Slide 53

Chiral 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


Slide 54

Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran 1. Massless quarks in external magnetic field. Red: momentum Blue: spin


Slide 55

Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran 1. Massless quarks in external magnetic field. Red: momentum Blue: spin


Slide 56

Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran 2. Quarks in the instatnton field. Red: momentum Blue: spin Effect of topology: uL > uR dL > dR


Slide 57

Chiral 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


Slide 58

Chiral Magnetic Effect by Fukushima, Kharzeev, Warringa, McLerran 3. Electric current is along 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


Slide 59

Topological charge density in quantum QCD vacuum has fractal structure In quantum vacuum we expect big fluctuations of charge squared


Slide 60

Chiral Magnetic Effect on the lattice, charge separation Density of the electric charge vs. magnetic field


Slide 61

Chiral Magnetic Effect, EXPERIMENT VS LATTICE DATA (Au+Au)


Slide 62

Chiral 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


Slide 63

Preliminary results: conductivity of the vacuum Qualitative definition of conductivity s


Slide 64

Preliminary results: conductivity of the vacuum Conductivity at T=0


Slide 65

2. Chiral condensate in QCD


Slide 66

Chiral 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!


Slide 67

3. Magnetization of the vacuum as a function of the magnetic field Spins of virtual quarks turn parallel to the magnetic field


Slide 68

4. 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


Slide 69

THEORY To explain We have to prove in gluodynamics that


Slide 70

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)


Slide 71

Linking number 3D 4D


Slide 72

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)


Slide 73

All information about confinement, quark condensate and any Wilson loop is encoded in 3d branes Holography THEORY


Slide 74

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


Slide 75

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.


Slide 76

http://www.lattice.itep.ru Education


Slide 77

Московский физико-технический институт Факультет общей и прикладной физики кафедра теоретической астрофизики и проблем термоядерной физики 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).


×

HTML:





Ссылка: