De kernfysica dringt steeds dieper door in het inwendige van de materie en ontdekt nieuwe deeltjes of hoopt deze te vinden. Hierdoor nemen niet alleen de experimentele installaties toe in grootte, maar ook de computersystemen die zulke experimenten moeten begeleiden. Wetenschappers van het instituut voor kernfysica van de Johannes Gutenberg-Universität Mainz bouwen een supercomputer, Wilson geheten, die bestaat uit 2240 processoren die aan elkaar gekoppeld zijn en gemeenschappelijk aan een opdracht werken. Zo kunnen elke seconde tenminste 4 biljoen rekenstappen worden opgelost.
De nieuwe computerinstallatie past in het in juni 2008 gestarte onderzoekscentrum voor elementaire krachten en wiskundige bases, waarmee de fysici van de universiteit Mainz werken. Met deze computerinstallatie zijn mogelijkheden ontstaan om de experimenten met de elektronenversneller MAMI optimaal te begeleiden en te interpreteren. Bovendien kunnen nieuwe experimentele onderzoeken aan andere instellingen, die zich bijvoorbeeld bezig houden met het bestaan van nieuwe materievormen, door de computer in Mainz worden ondersteund.
Nog een laatste draadje aansluiten en even een koelinkje aanleggen ………..
….. en dan kijken of-ie het doet.
Protonen, neutronen, gluonen en quarks
De interesse van de wetenschappers gaat uit naar de inwendige opbouw van protonen en neutronen, die de atoomkern vormen en die zelf ook nog uit kleinere deeltjes, quarks, bestaan. De sterke samenhang in het inwendige van een atoomkern berust op de sterke wisselwerking, een van de vier fundamentele krachten in de fysica. Deze kracht ontstaat door de wisselwerking van gluonen op quarks, waarbij acht verschillende gluonen bekend zijn, die heen en weer wisselen tussen de quarks.
Voor de beschrijving van dit krachtenspel dient de theorie van de kwantumchromodynamica (QCD). Hoe deze directe eigenschappen van protonen en neutronen zijn af te leiden uit de kwantumchromodynamiek is nog verregaand onbegrepen en hier begint het werk van de kern fysici uit Mainz.
Het instituut in Mainz kan met deze supercomputer een vrij nieuwe maar succesvolle methode toepassen om bepaalde processen in het inwendige van de atoomkern te simuleren. Daarbij wordt de wisselwerking tussen de quarks en gluonen niet alleen in de gebruikelijke vier dimensies van ruimte en tijd beschreven, maar ook worden ze in een ruimte-tijd rooster (vergelijkbaar met een kristalrooster), in de vastestof fysica overgebracht. Volgens onderzoekers van het instituut is de rooster-kwantumchromodynamica een van de methoden die succes kunnen opleveren om de experimentele ontdekkingen over de eigenschappen van subatomaire deeltjes theoretisch te onderzoeken en aan te vullen.
Wilson
De supercomputer werd in mei 2008 in losse onderdelen aangeleverd en in vier dagen tijd in twee rijen kasten, elk met een lengte van 3,60 m en 2 meter hoog, ingebouwd. Voor de klimaatregeling, met een capaciteit van 650 huishoudkoelkasten, moest de ruimte compleet opnieuw worden ingericht. De kosten van de installatie bedroegen € 1,1 miljoen, bekostigd door de overheid en de Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt. Daarnaast waren nog € 200.000 nodig voor de verbouwing van de ruimte en de koelinstallatie. Na wat technische opstartproblemen kan de installatie nu tonen wat hij werkelijk kan.
