Natuurkundige problemen nu bliksemsnel op te lossen

Een berekening die zo ingewikkeld is dat het twintig jaar duurt om te voltooien op een krachtige desktopcomputer, kan nu in een uur worden gedaan op een gewone laptop.

Natuurkundige Andreas Ekström van Chalmers University of Technology heeft samen met internationale onderzoekscollega’s een nieuwe methode ontworpen om de eigenschappen van atoomkernen ongelooflijk snel te berekenen. De nieuwe benadering is gebaseerd op emulatie, waarbij een geschatte berekening een volledige en complexere berekening vervangt.

Hoewel de onderzoekers een kortere weg nemen, komt de oplossing bijna precies hetzelfde uit. Het doet denken aan algoritmes uit machine learning, maar uiteindelijk hebben de onderzoekers een geheel nieuwe methode ontworpen. Het opent nog meer mogelijkheden in fundamenteel onderzoek op gebieden zoals kernfysica.

"Nu we atoomkernen kunnen nabootsen met deze methode, hebben we een compleet nieuwe tool om theoretische beschrijvingen van de krachten tussen protonen en neutronen in de atoomkern te construeren en analyseren", zegt onderzoeksleider Andreas Ekström.

Het basisonderzoek werpt nieuw licht op onderwerpen variërend van neutronensterren en hun eigenschappen tot de binnenste structuur en het verval van kernen. Fundamenteel onderzoek in kernfysica levert ook essentiële input voor astrofysica, atoomfysica en deeltjesfysica.

Deuren openen naar geheel nieuwe mogelijkheden

"In ons lopende werk hier bij Chalmers hopen we de emulatiemethode verder te verbeteren en geavanceerde statistische analyses uit te voeren van onze kwantummechanische modellen. Met deze emulatiemethode blijkt dat we resultaten kunnen behalen die voorheen als onmogelijk werden beschouwd. Dit opent zeker deuren naar volledig nieuwe mogelijkheden", aldus Ekström.