Grupa Teorii Jądra Atomowego pod kierownictwem prof. Piotra Magierskiego rozpoczęła właśnie realizację projektu PAIRS — Pairing dynAmics In nucleaR colliSions. Pomysł naszych fizyków został uznany za najlepszy w konkursie na granty obliczeniowe realizowane na najpotężniejszym europejskim komputerze — LUMI.

W ramach pracy nad PAIRS nasi naukowcy wykorzystają przyznane 957 672 godzin pracy na kartach graficznych GPU oraz 100 000 godzin na procesorach CPU. Głównym celem badań jest zrozumienie wpływu pola pairing na dynamikę zderzeń jądrowych przy niskich energiach.

Zderzenia tego rodzaju dają wgląd w nasze rozumienie kwantowego problemu wielu ciał. Jądra zderzające się przy energiach bliskich bariery Coulomba mają wystarczająco dużo czasu na interakcję i przemianę. Takie zderzenia prowadzą do skomplikowanej konkurencji pomiędzy dwoma zjawiskami: efektami strukturalnymi, takimi jak deformacje wewnętrzne i skóry neutronowej, a dynamiką kolektywnych wzbudzeń i transferu cząstek pomiędzy dwoma jądrami. Wszystkie te zjawiska przyczynią się do wpływu na ostateczne wyniki eksperymentalnych pomiarów reakcji. W tym sensie zderzenia niskoenergetyczne badają podstawowe cechy fizyki jądrowej.

Aby spójnie potraktować te odmienne efekty, należy skorzystać z najnowocześniejszych metod teoretycznych opartych na nowatorskich systemach obliczeniowych o wysokiej wydajności, takich jak te oferowane przez LUMI. Pozwoli to na analizę różnych reakcji jądrowych i sformułowanie uzasadnionych przewidywań.

Początkowy stan symulacji (tuż po rozpędzeniu jąder atomowych). Lewa kolumna przedstawia przekrój wzdłuż osi zderzenia dla neutronów, prawa — protonów. Od góry przedstawione zostały gęstości jąder, wartość bezwględna pola pairing oraz jego czynnik fazowy.

Grant jest realizowany we współpracy z uznanymi ośrodków: Michigan State University (Kyle Godbey), Los Alamos National Laboratory (Ibrahim Abdurrahman), Université de Toulouse (Guillaume Scamps). Rolę kierowniczą pełnią w nim jednak naukowcy z Politechniki Warszawskiej. Na bazie projektu powstaje również doktorat Andrzeja Makowskiego ze Szkoły Doktorskiej PW, którego dotychczasowe wyniki badań potwierdziły hipotezę, że pole pairing ma istotny wpływ na dynamikę zderzeń — wyniki prac w PAIRS pozwolą pójść krok dalej w jego dociekaniach naukowych.

Konkurs był organizowany przez ACK Cyfronet AGH, koordynatora polskich działań w Konsorcjum LUMI.

Możliwości LUMI miał okazję wykorzystywać wcześniej dr hab. inż. Gabriel Wlazłowski, prof. PW, do zaawansowanych badań z zakresu mechaniki kwantowej ( https://www.fizyka.pw.edu.pl/Aktualnosci/Superkomputer-LUMI-i-kwantowe-fenomeny).