Student World

Budapešť: Katedra teoretické fyziky Univerzity ELTE se pustila do výzkumného projektu, který nemá obdoby. Lidstvo už dlouho pátralo po odpovědi na otázky týkající se jeho existence a existence vesmíru a hmoty. Výzkumníci (profesoři Ferenc Csikor a Zoltán Fodor, asistent Sándor Katz a několik studentů) na katedře teoretické fyziky Univerzity Loránd Eötvös (ELTE) provádějí fyzikální výzkum původu vesmíru (teorie velkého třesku) v počítačovém prostředí. Používají přitom 128 počítačů s procesory Intel Pentium 4 propojených v jeden virtuální superpočítač.

Každá částice v našem hmotném světě má svou antičástici. Pokud dojde k jejich srážce, jsou obě anihilovány a jejich energie se rozptýlí. Jinými slovy, hmota a antihmota spolu koexistují. Dřívější fyzikální rovnice tvrdily, že pokud jsou oba druhy hmoty ekvivalentní, při velkém třesku muselo vzniknout stejné množství hmoty a antihmoty. Nicméně ve vesmíru nacházíme pouze hmotu, ale žádnou antihmotu. Muselo se stát něco, co způsobilo mnohem bohatší produkci hmoty než antihmoty, co přispělo k tomu, že se hmota stala dominantní entitou a ve vesmíru byla nastolena asymetrie. Vědci se domnívají, že tuto barionovou asymetrii způsobil fázový přechod. V první fázi výzkumu se vědci katedry teoretické fyziky Univerzity ELTE zaměřili na modelování a dynamické generování této barionové asymetrie.

V druhé fázi výzkumu se zaměřili na chování silně interaktivní hmoty. Pokusili se identifikovat podmínky, za nichž jsou překonány zákony tzv. teorie zámku, a může se uskutečnit fázový přechod, při kterém dojde k uvolnění kvarků částic. Tento výzkum byl uskutečněn na základě mřížkové verze původně vyvinuté teorie, která umožňuje modelovat fyzikální fenomény pomocí čtyřrozměrné mřížky získané rozdělením času a prostoru. Použili iterativní metodu, neboť fyzikální rovnice jsou příliš složité na přesné výpočty. I přibližné hodnoty lze získat pouze v počítačovém prostředí s použitím superpočítačů, které dokážou zpracovat několik miliard operací za sekundu.

Výzkumníci vycházejí z předpokladu, že zmíněný fázový přechod se může uskutečnit za dané vysoké teploty a hustoty hmoty. Fascinující výsledky publikované vědci z Univerzity ELTE vyvolaly velký rozruch v mezinárodní vědecké komunitě. Jejich metoda prokázala existenci “kritické opalescence” v silně interaktivní hmotě a identifikovala bod ve funkci teploty/hustoty hmoty, kdy skutečně dojde k fázovému přechodu, kvarky překonají teorii zámku a uvolní se. Tímto překvapujícím výsledkem si získali všeobecné mezinárodní uznání, neboť odpověděli nejen na původní otázku, ale také ukázali další cestu výzkumu pro akademickou obec.

“Je překvapující, že se na vyřešení těchto rovnic hodila teorie mřížky, ale ještě víc nás potěšilo to, že naše výsledky překračují prostou odpověď na původní otázku,” říká Dr. Zoltán Fodor, vedoucí výzkumu. “V kritickém bodě, který identifikovaly naše výpočty, kvarky nejen překonají zákon zámku a osvobodí se, ale také dojde k tomu, že korelace délek se stane nekonečnou a celá hmota začne být opalescenční.”

“Teď jsme se dostali do fáze upřesňování, kdy pomocí stejných rovnic provádíme přesnější výpočty s konfigurací rozsáhlejší hmoty a jemnější mřížky,” pokračuje. “V této fázi se neobejdeme bez vysoce výkonných počítačů, a proto jsme si vybrali počítače s procesorem Intel Pentium 4, který dokáže provést 1,7 miliard operací za vteřinu. Výpočet rovnic, které vyžadují zhruba 1018 operací, potrvá našemu superpočítači i v tomto případě několik měsíců.”

autor