QCD Physics and Beyond the Standard Model on the Lattice

QCD 物理和超越晶格标准模型

基本信息

  • 批准号:
    0970137
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 27万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2010
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2010-10-01 至 2015-09-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The research of the Pacific Lattice Group (PLG) involves investigations into the fundamental behavior of matter at subatomic scales via supercomputer simulations and calculations of theoretical physics. There are three complimentary strands to the program, all involving study of strongly-interacting particles. One theme is to understand from basic principles how only a few fundamental building blocks --- the quarks and gluons of Quantum ChromoDynamics (QCD) --- combine in complex ways to generate experimentally observed states such as the proton, neutron, and other more exotic particles found at accelerators. The second strand of the work explores the mechanism of quark confinement, namely the puzzle of why quarks cannot be observed individually in Nature, but are instead always restricted to multiple quark combinations by some not-fully understood aspects of QCD. Finally, the third strand studies the possibility that the new experimental program at the Large Hadron Collider (LHC) at CERN might discover a whole new family of fundamental particles, whose strong interactions have prevented them from being observed to date, and which combine to form the ``Higgs'' particle, the only remaining particle predicted by the Standard Model which has not been found. All three strands involve intensive large-scale computer simulations, requiring high-end computational resources combined with cutting-edge simulation techniques, developed within the framework of lattice field theory.The broader significance of this program is to advance the current understanding of the fundamental nature of matter. Specifically, the particle physics community is preparing for major new discoveries in the near future as new experiments such as the LHC start, coupled with very large-scale computing power making possible the exploration of theoretical ideas in new and more detailed ways. This research program sits precisely at this juncture. These studies are coupled with the development of a modern data-sharing mechanism and a lively outreach program affecting K-12 schools and the community. This research is also taking place at a predominantly undergraduate institution, and thus provides an active research site involving the training of undergraduates.
太平洋晶格组(PLG)的研究包括通过超级计算机模拟和理论物理计算来研究亚原子尺度上物质的基本行为。该计划有三个互补的部分,都涉及强相互作用粒子的研究。其中一个主题是从基本原理出发,理解只有几个基本组成部分——量子色动力学(QCD)中的夸克和胶子——如何以复杂的方式结合起来,产生实验观察到的状态,如质子、中子和其他在加速器中发现的更奇特的粒子。工作的第二部分探索了夸克约束的机制,即为什么夸克不能在自然界中单独观察到,而是由于QCD的一些不完全理解的方面而总是被限制在多个夸克的组合中。最后,第三部分研究了欧洲核子研究中心(CERN)大型强子对撞机(LHC)的新实验项目可能会发现一种全新的基本粒子家族的可能性,这种基本粒子的强相互作用使它们迄今为止无法被观察到,它们结合在一起形成了“希格斯”粒子,这是标准模型预测的唯一尚未发现的粒子。所有这三个方面都涉及密集的大规模计算机模拟,需要在晶格场理论框架内开发的高端计算资源与尖端模拟技术相结合。这个项目更广泛的意义在于促进目前对物质基本性质的理解。具体来说,粒子物理学界正在为不久的将来的重大新发现做准备,因为新的实验,如大型强子对撞机的开始,加上非常大规模的计算能力,使得以新的和更详细的方式探索理论思想成为可能。这个研究项目正处在这个关键时刻。这些研究与现代数据共享机制的发展以及影响K-12学校和社区的活跃外展计划相结合。这项研究也在一个以本科生为主的机构进行,从而为本科生的培训提供了一个活跃的研究场所。

项目成果

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    $ 27万
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