Вычислительные методы для определения внутренних свойств протонов, таких как магнитные моменты и распределения заряда.Расчет структуры протона относится к вычислительным методам, используемым для определения внутренних свойств протонов, таких как их магнитный момент, распределение заряда и расположение кварков и глюонов внутри них. Эти расчеты имеют решающее значение для понимания фундаментальных сил природы, особенно сильного ядерного взаимодействия, описываемого квантовой хромодинамикой (КХД). Поскольку протоны не являются точечными частицами, их внутренняя структура влияет на то, как они взаимодействуют с другими частицами, что делает эти расчеты необходимыми для интерпретации экспериментов в физике частиц, ядерной физике и астрофизике.
Первые расчеты свойств адронов в решеточной КХД были выполнены в 1980-х годах, но точные результаты для структуры протона были получены только за последние два десятилетия с появлением более мощных суперкомпьютеров и улучшенных алгоритмов.
Наиболее мощным подходом является решеточная КХД, где пространство-время дискретизируется на сетку, и уравнения КХД решаются численно на этой решетке. Это позволяет исследователям вычислять такие свойства, как масса протона, магнитный момент и зарядовый радиус, из первых принципов. Однако эти расчеты чрезвычайно интенсивны в вычислительном отношении и требуют суперкомпьютеров. Недавние достижения также включают использование методов машинного обучения для ускорения этих расчетов или для более эффективного извлечения информации из данных решетки. Расчеты включают моделирование взаимодействий кварков и глюонов, которые являются фундаментальными составляющими протона.
Расчеты структуры протона используются для интерпретации результатов с ускорителей частиц, таких как Большой адронный коллайдер, для предсказания сечений ядерных реакций в астрофизике и для разработки экспериментов для будущих установок, таких как Электрон-ионный коллайдер.
Магнитный момент протона является одной из наиболее точно измеренных величин в физике, однако его расчет из КХД остается серьезной проблемой, и недавние результаты решеточной КХД требуют тщательного учета систематических неопределенностей.
| S_E | переменная | Евклидово действие — действие Дж·с |
| L_E | переменная | Евклидов лагранжиан — лагранжиан Дж |
| τ | переменная | Евклидово время — время с |
| ∫ | оператор | Интегрирование по евклидову времени — интегральный оператор |
| dτ | оператор | Инфинитезимальный элемент времени — differential element |
| A(\theta) | переменная | Фактор модуляции — modulation factor |
| \theta | переменная | Угол рассеяния — угол рад |
| \sin | оператор | Тригонометрическая функция синуса — синус |
| \cos | оператор | Тригонометрическая функция косинуса — косинус |
| \omega | переменная | частота моды — угловая частота рад/с |
| m_1 | переменная | первый энергетически взвешенный момент структурного фактора — energy weighted moment Дж |
| m_{-1} | переменная | обратный энергетически взвешенный момент структурного фактора — inverse energy weighted moment 1/Дж |
| \hbar | константа | приведенная постоянная Планка, связывающая энергию с циклической частотой — приведённая постоянная Планка = 1.054571817e-34 Дж·с |
