p Em sua busca para descobrir do que o universo é feito, pesquisadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) estão aproveitando o poder dos supercomputadores para fazer previsões sobre as interações das partículas mais precisas do que nunca. p Os pesquisadores de Argonne desenvolveram uma nova abordagem teórica, idealmente adequado para sistemas de computação de alto desempenho, que é capaz de fazer cálculos preditivos sobre as interações das partículas que se conformam quase exatamente aos dados experimentais. Esta nova abordagem pode dar aos cientistas uma ferramenta valiosa para descrever novas físicas e partículas além das atualmente identificadas.

p A estrutura faz previsões com base no modelo padrão, a teoria que descreve a física do universo com o melhor de nosso conhecimento. Os pesquisadores agora podem comparar dados experimentais com previsões geradas por meio desta estrutura, para potencialmente descobrir discrepâncias que poderiam indicar a existência de uma nova física além do Modelo Padrão. Tal descoberta revolucionaria nossa compreensão da natureza nas menores escalas mensuráveis ​​de comprimento.

p "Até aqui, o modelo padrão da física de partículas tem sido muito bem sucedido na descrição das interações de partículas que vimos experimentalmente, mas sabemos que há coisas que este modelo não descreve completamente. Não conhecemos a teoria completa, "disse o teórico de Argonne Radja Boughezal, que desenvolveu a estrutura com sua equipe.

p "O primeiro passo para descobrir a teoria completa e novos modelos envolve a busca de desvios em relação à física que conhecemos agora. Nossa esperança é que haja desvio, porque significaria que há algo que não entendemos por aí, " ela disse.

p O método teórico desenvolvido pela equipe de Argonne está sendo implantado em Mira, um dos supercomputadores mais rápidos do mundo, que está alojado no Argonne Leadership Computing Facility, um DOE Office of Science User Facility.

p Usando Mira, pesquisadores estão aplicando a nova estrutura para analisar a produção de energia ausente em associação com um jato, uma interação de partículas de particular interesse para pesquisadores do Large Hadron Collider (LHC) na Suíça.

p Os físicos do LHC estão tentando produzir novas partículas que existem no universo, mas ainda não foram vistas em laboratório, como a matéria escura que compreende um quarto da massa e energia do universo.

p Embora os cientistas não tenham hoje como observar a matéria escura diretamente - daí seu nome -, eles acreditam que a matéria escura pode deixar uma "pegada de energia ausente" no despertar de uma colisão que pode indicar a presença de novas partículas não incluídas no modelo padrão. Essas partículas interagiriam muito fracamente e, portanto, escapariam à detecção no LHC. A presença de um "jato", um spray de partículas do Modelo Padrão decorrentes da quebra dos prótons que colidem no LHC, marcaria a presença da matéria escura, de outra forma invisível.

p Nos detectores do LHC, Contudo, a produção de um tipo particular de interação - chamada de processo do bóson Z mais jato - pode imitar a mesma assinatura do sinal potencial que surgiria das partículas de matéria escura ainda desconhecidas. Boughezal e seus colegas estão usando sua nova estrutura para ajudar os físicos do LHC a distinguir entre o bóson Z mais a assinatura do jato prevista no Modelo Padrão de outros sinais potenciais.

p As tentativas anteriores de usar cálculos menos precisos para distinguir os dois processos tinham tanta incerteza que simplesmente não eram úteis para serem capazes de traçar as distinções matemáticas que poderiam potencialmente identificar um novo sinal de matéria escura.

p "É apenas calculando o processo do bóson Z mais jato com muita precisão que podemos determinar se a assinatura é de fato o que o modelo padrão prevê, ou se os dados indicam a presença de algo novo, "disse Frank Petriello, outro teórico de Argonne que ajudou a desenvolver a estrutura. "Esta nova estrutura abre a porta para o uso do bóson Z mais a produção de jato como uma ferramenta para descobrir novas partículas além do modelo padrão."

p As aplicações desse método vão muito além dos estudos do bóson Z mais jato. A estrutura impactará não apenas a pesquisa no LHC, mas também estudos em futuros aceleradores que terão cada vez mais precisão, dados de alta qualidade, Boughezal e Petriello disseram.

p "Esses experimentos se tornaram tão precisos, e experimentalistas agora são capazes de medir as coisas tão bem, que se tornou necessário ter esses tipos de ferramentas de alta precisão para entender o que está acontecendo nessas colisões, "Boughezal disse.

p "Também temos muita sorte de ter supercomputadores como o Mira, porque agora é o momento em que precisamos dessas máquinas poderosas para atingir o nível de precisão que procuramos; sem elas, este trabalho não seria possível. "