关闭菜单 参考资料…… William & 玛丽
w m菜单 关闭 William & 玛丽

物理学博士后获杰佛逊佳博体育研究资助

How do you build a proton?
如何构造质子? 威廉玛丽大学物理系的博士后研究助理克里斯·莫纳汉(Chris Monahan)获得了一笔拨款,他将使用一种新方法来研究夸克和胶子如何共同作用来组装质子。杰弗逊佳博体育照片

长期以来,科学家们一直对最小的物质如何构成我们周围的世界感到困惑。现在,克里斯·莫纳汉将利用视频游戏系统的力量,尝试一种探索这些比特的新方法。

莫纳汉是2013年美国能源部托马斯·杰斐逊国家加速器设施JSA博士后研究基金的获得者,该基金将为他的研究提供1.1万美元。莫纳汉是威廉玛丽大学物理系的博士后研究员。

他被用户组董事会选中,该董事会是代表使用杰斐逊佳博体育设备进行核物理研究的科学家的管理机构。

“我们再次收到了一些非常有力的建议。董事会认为所有的提案都是有价值的项目,”董事会主席、老道明大学(Old Dominion University)物理学教授和杰出学者塞巴斯蒂安·库恩(Sebastian Kuhn)说。“我们选择了克里斯·莫纳汉(Chris Monahan)的研究,因为它最清楚地表明了研究经费将在哪里发挥作用。董事会成员还认为,他的提案很好地描述了他的计划,他得到了非常有力的支持。”

莫纳汉的研究将使用一种新的方法来计算最小的物质——夸克和胶子——是如何聚集在一起形成无处不在的质子的。

“这个项目旨在开发一种比较计算机数值数据和实验数据的新方法。有很多方法可以做到这一点,但没有一种是理想的。这并不理想,但它利用了一些新的发展,”莫纳汉解释说。

该方法使用晶格QCD,这种方法利用超级计算机的能力来解决描述夸克和胶子如何在物质中心构建质子、中子和其他粒子的理论。晶格QCD通过将空间和时间分解成一个网格系统,计算机可以用它来计算夸克和胶子的数值行为,从而帮助简化了这个问题。

“我喜欢把它想象成一个棋盘。你可以想象夸克可以存在于棋盘上的任何地方。但是计算机无法处理这么多的可能性。所以,你说它们只能出现在黑色方块上。这样一来,你要处理的可能性就有限了。”

为了提高计算的准确性,科学家们需要把平方变小。然而,这种方法的问题是,你使的平方越小,计算机运行计算所需的时间就越长。莫纳汉的方法可能会解决这个问题。他计划利用图形处理单元(游戏系统的处理器)的能力,以不同的方式来计算这个问题。

“你可以把夸克变大,而不是把黑色方块变小。相对而言,黑色方块看起来比夸克小,”他解释说。

莫纳汉说,如果新方法可行,这种方法可以用更少的计算能力来执行这些困难的计算,节省时间和金钱,同时也使物理学家受益,他们可以将这些计算与从探测夸克和胶子的实验中得到的结果进行比较。

“考虑到晶格QCD计算对于解释佳博体育未来12 GeV计划的重要性,拟议的研究显然与杰弗逊佳博体育的核心物理计划相关,”库恩说。

莫纳汉将用大约三分之一的资金组装一台计算机来测试新方法,另外三分之一将在夏天资助一名新的研究生协助编程,最后三分之一将参加晶格QCD物理学家的国际会议,希望能展示他的第一批成果。

JSA主席兼杰斐逊佳博体育主任休·蒙哥马利说:“克里斯·莫纳汉的晶格QCD工作特别有前途,我们期待着他的结果和对杰斐逊佳博体育研究的潜在积极影响。”“未来的科学发现和技术发展将由我们的年轻人来完成。这笔拨款继续了我们为下一代科学家提供具有挑战性和有益的研究机会的承诺。”

莫纳汉在爱丁堡大学(University of Edinburgh)完成了物理学学士学位(m.p phys .),在剑桥大学(University of Cambridge)完成了博士学位。他目前是威廉与玛丽学院的博士后研究员。

自2008年以来,JSA博士后研究基金每年由用户组董事会颁发。在颁发奖项时,委员会根据每位申请人在物理学方面的成就记录、研究经费的使用建议以及在杰斐逊佳博体育研究领域取得进一步成就的可能性来评判每位申请人。这项研究经费是JSA倡议基金计划的资助项目之一,由杰斐逊科学协会提供,用于支持进一步科学推广的计划、倡议和活动,促进杰斐逊佳博体育的科学、教育和技术使命,并使佳博体育用户社区受益。