Основываясь на результатах сложнейшего моделирования квантовых хронодинамических (QCD) процессов, выполненного на суперкомпьютере K Computer, на одном из самых мощных в мире суперкомпьютеров, группа японских ученых из HAL QCD Collaboration, RIKEN iTHEMS и нескольких университетов предсказала возможность существования весьма и весьма экзотической элементарной частицы, дибариона “dibaryon”, которая состоит из шести кварков, а не трех, как все другие обычные частицы. Дальнейшие исследования в данном направлении помогут ученым лучше понять принципы взаимодействия между элементарными частицами, находящимися в чрезвычайной окружающей среде, к примеру, в материи нейтронных звезд или в материи, которой была заполнена Вселенная в первые секунды после Большого Взрыва.
Элементарные частицы, известные как барионы, к которым относятся протоны и нейтроны, состоят из связанных друг с другом трех кварков различных типов, называемых в науке “ароматом”. Дибарион, по сути, является частицей, содержащей два бариона, и единственным известным людям дибарионом является ядро дейтерия. Но уже достаточно давно ученые задавались вопросом о возможности существования и других типов дибарионов.
Японские исследователи использовали мощные теоретические и вычислительные методы для предсказания возможности существования самого необычного вида дибариона, состоящего из двух Омега-барионов, которые состоят, в свою очередь, из трех странных кварков каждый. Этот дибарион получил название Di-Omega, и его поиски японские исследователи предлагают начать со столкновений ионов тяжелых элементов, которые будут проводиться в рамках экспериментов, уже запланированных в Японии и Европе.
Данное открытие было сделано, благодаря комбинации самых современных методов QCD-вычислений, наилучших алгоритмов моделирования и мощного суперкомпьютера. Ключевым моментом всего этого является теория, имеющая название “time-dependent HAL QCD method”, математические методы, основанные на этой теории, позволяют ученым рассчитать силы взаимодействия между частицами-барионами. Вторым ключевым моментом стал новый алгоритм, который позволил существенно сократить количество вычислений при построении модели системы с большим количеством кварков в ее составе.
Отметим, что даже с учетом использования оптимизированных алгоритмов, поиски частицы Di-Omega заняли три с половиной года. И в скором времени мощности суперкомпьютера K Computer могут потребоваться для поиска следов присутствия следов экзотических дибарионов в огромных наборах данных, полученных в результате столкновений ядер тяжелых элементов.