Сложные вычисления, которые заняли бы 20 лет у мощного ПК, теперь можно выполнить за один час на обычном ноутбуке. Международная группа специалистов разработала невероятно быстрый метод расчета свойств атомных ядер. Новый подход основан на концепции имитации, когда приблизительные вычисления заменяют точные и более трудоемкие.

Метод, предложенный физиком Андреасом Экстремом из Технического университета Чалмерса (Швеция), напоминает алгоритмы машинного обучения, но в конечном счете он и его коллеги разработали совершенно новый подход, пишет Phys.org. Он открывает еще больше возможностей для фундаментальных исследований в таких областях, как ядерная физика.

«Теперь, когда мы можем имитировать атомные ядра с помощью этого метода, у нас есть совершенно новый инструмент для создания и анализа теоретических описаний сил, действующих между протонами и нейтронами внутри атомных ядер», — заявил профессор Экстрем.

Новый метод основан на продолжении собственного вектора, который позволяет имитировать множество квантово-механических свойств атомного ядра с невероятной скоростью и точностью. Вместо прямого решения трудоемких и комплексных задач многих тел снова и снова, ученые создали математический обходной путь, используя трансформацию в особое подпространство. Это позволяет использовать несколько строгих решений, чтобы получить приблизительное — с точностью около 99% — намного быстрее.

Область изысканий может показаться слишком узкой, но на самом деле это основа для понимания нашего существования, стабильности и происхождения видимой материи. Большая часть атомной массы находится в центре атома, в плотном регионе атомных ядер. Частицы ядра, протоны и нейтроны, связаны друг с другом сильным взаимодействием. Хотя эта сила — основная для нашего существования, никто не знает доподлинно, как она работает. Возможность с большой точностью смоделировать свойства атомного ядра позволила бы раскрыть фундаментальные свойства материи.

«По сравнению с нашими предыдущими методами кажется, будто мы делаем вычисления с молниеносной скоростью, — сказал Экстрем. — В своей текущей работе здесь, в Чалмерсе, мы надеемся еще больше усовершенствовать этот метод и провести передовой статистический анализ наших квантово-механических моделей. С помощью этого метода имитации мы, как кажется, могли бы достигнуть результатов, которые считались недостижимыми ранее».