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科研速递丨“嵩山”超级计算机助力奇异粲强子辐射衰变宽度的测量精度方面取得重要进展

发布日期:2024-05-07     作者:     来源:

近日,郑州大学物理学院孟雨研究员与北京大学刘川教授、中科院高能物理研究所及中科院网络中心依托国家超级计算郑州中心“嵩山”超级计算机强大的算力资源,在奇异粲强子辐射衰变方面取得重要进展。相关成果以“Lattice QCD calculation of the Ds* radiative decay with (2+1)-flavor Wilson-clover ensembles”为题发表在国际知名物理期刊《Physical Review D》上。该研究依托“嵩山”超级计算机强大的DCU计算能力以及超大的计算规模,在河南省内首次实现了DCU应用的超大规模并行计算,在国内也是屈指可数的应用范例之一。

奇异粲强子辐射衰变宽度的实验精确测量一直以来困难重重,至今未有直接的测量结果,因此精确理论计算具有非常重要的物理意义。利用Ds*辐射衰变过程来提取Ds*总衰变宽度是目前已知唯一的途径。HPQCD于2014年在PRL上首次给出了Ds*辐射衰变过程的格点计算结果,其统计误差接近40%,该精度已经远远满足不了当前实验的需求。国内大科学装置BESIII合作组于2023年测量了奇异粲强子纯轻衰变的衰变分支比,其系统误差精度约10%,远高于当前奇异粲强子辐射衰变统计精度。因而结合格点计算给出的Ds*的总衰变宽度所提取出的CKM矩阵元Vcs中,理论计算所带来的系统误差占绝对主导。本工作发展了一套计算辐射衰变过程的新方法。新方法能够实现零动量转移形状因子计算,这在传统的动量外推方案中是无法实现的。而该零动量转移点的数值结果,能够极大地提高理论计算精度,从而实现了理论突破。最终本工作得到了世界最高精度的理论计算结果,为大科学装置BESIII精确检验标准模型提供了必要的理论支持。

格点计算领域在美国的超算资源中占据了约10%的比重,是衡量一个国家科技实力的一个关键指标。本工作所有计算资源来自于国家超级计算郑州中心的“嵩山”超级计算机。借助于郑州中心强大的DCU计算能力以及超大的计算规模,总计耗费超过一千万核时,在河南省内首次实现了DCU应用的超大规模并行计算,这在全国也是屈指可数的应用范例之一。

Physical Review系列期刊是国际物理学领域最负盛名的学术期刊之一,是世界上刊载获得诺贝尔物理学奖论文最多的系列期刊。在过去的四十年来,超过65%获得诺奖的物理学研究发表在Physical Review系列上。

该工作得到了国家自然科学基金青年项目、重大项目《基于国产超算的格点量子色动力学关键科学问题研究》等项目的支持。

文章链接:

https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevD.109.074511