Large scale computing at INFN STRENGTH project

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Lino Riva
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1 Large scale computing at INFN STRENGTH project Nunzio Itaco Università della Campania Luigi Vanvitelli Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Napoli 13 febbraio 2017

2 Iniziativa specifica STRENGTH STructure and REactions of Nuclei: towards a Global THeory Catania LNS Catania Milano Napoli Padova Pisa correlazioni a molti corpi proprietà spettroscopiche dei nuclei dinamica delle eccitazioni nucleari & meccanismi di reazione

3 Il doppio decadimento beta senza neutrini Il doppio decadimento beta senza neutrini (0νββ) costituisce uno dei più importanti argomenti attuali di indagine della fisica potendo fornire informazioni cruciali sulle proprietà dei neutrini. (Z, A) (Z + 2, A) + 2e violazione del numero leptonico neutrino di Majorana possibilità di determinare la massa efficace del neutrino m ββ (p.e. see-saw mechanism)

4 Il doppio decadimento beta senza neutrini Il doppio decadimento beta senza neutrini (0νββ) costituisce uno dei più importanti argomenti attuali di indagine della fisica potendo fornire informazioni cruciali sulle proprietà dei neutrini. (Z, A) (Z + 2, A) + 2e violazione del numero leptonico neutrino di Majorana possibilità di determinare la massa efficace del neutrino m ββ (p.e. see-saw mechanism)

5 Il doppio decadimento beta senza neutrini Il doppio decadimento beta senza neutrini (0νββ) costituisce uno dei più importanti argomenti attuali di indagine della fisica potendo fornire informazioni cruciali sulle proprietà dei neutrini. (Z, A) (Z + 2, A) + 2e violazione del numero leptonico neutrino di Majorana possibilità di determinare la massa efficace del neutrino m ββ (p.e. see-saw mechanism)

CUORE@LNGS TeO 2 crystals used as low heat capacity bolometers, arranged into towers and cooled in a large cryostat to approximately 10 m K with a dilution refrigerator.

6 TeO 2 crystals used as low heat capacity bolometers, arranged into towers and cooled in a large cryostat to approximately 10 m K with a dilution refrigerator. The detectors are isolated from backgrounds by ultrapure low-radioactivity shielding. Temperature spikes from electrons emitted in Te 0ββ are collected for spectrum analysis.

7 Il doppio decadimento beta senza neutrini Differenti meccanismi sono stati proposti per descrivere il processo 0νββ. Light neutrino exchange ( ) ( ) 1 T1/2 0ν = G 0ν 1 M0ν 2 mββ 2, m e G 0ν 1 integrale dello spazio delle fasi (dipende da Q ββ e R). m ββ = k m kuek 2 massa efficace del neutrino di Majorana U ek matrice di mescolamento leptonico M 0ν elemento di matrice nucleare NME ) 2 MF 0ν M 0ν = M 0ν GT ( gv g A M0ν T,

8 Il doppio decadimento beta senza neutrini Differenti meccanismi sono stati proposti per descrivere il processo 0νββ. Light neutrino exchange ( ) ( ) 1 T1/2 0ν = G 0ν 1 M0ν 2 mββ 2, m e G 0ν 1 integrale dello spazio delle fasi (dipende da Q ββ e R). m ββ = k m kuek 2 massa efficace del neutrino di Majorana U ek matrice di mescolamento leptonico M 0ν elemento di matrice nucleare NME ) 2 MF 0ν M 0ν = M 0ν GT ( gv g A M0ν T,

9 Il doppio decadimento beta senza neutrini dove ( ) 2 M 0ν = MGT 0ν gv MF 0ν g M0ν T, A M 0ν GT =< 0+ f τm τn H GT (r mn ) σ m σ n 0 + i > m,n MF 0ν =< 0+ f τm τn H F (r mn ) 0 + i > m,n MT 0ν =< 0+ f τm τn H T (r mn ) [3 ( σ m ˆr mn ) ( σ n ˆr mn ) σ m σ n ] 0 + i > m,n

10 Calcolo dell elemento di matrice nucleare

11 Approccio microscopico al modello a shell Scegli un potenziale NN realistico (NNN) Determina lo spazio modello più adatto per studiare il sistema in esame Deriva l hamiltoniana efficace (e gli operatori efficaci) di modello a shell utilizzando una teoria a molti corpi Calcola gli osservabili fisici (energie, probabilità di transizione e.m.,...)

12 Approccio microscopico al modello a shell Scegli un potenziale NN realistico (NNN) Determina lo spazio modello più adatto per studiare il sistema in esame Deriva l hamiltoniana efficace (e gli operatori efficaci) di modello a shell utilizzando una teoria a molti corpi Calcola gli osservabili fisici (energie, probabilità di transizione e.m.,...)

13 Approccio microscopico al modello a shell Scegli un potenziale NN realistico (NNN) Determina lo spazio modello più adatto per studiare il sistema in esame Deriva l hamiltoniana efficace (e gli operatori efficaci) di modello a shell utilizzando una teoria a molti corpi Calcola gli osservabili fisici (energie, probabilità di transizione e.m.,...)

14 Approccio microscopico al modello a shell Scegli un potenziale NN realistico (NNN) Determina lo spazio modello più adatto per studiare il sistema in esame Deriva l hamiltoniana efficace (e gli operatori efficaci) di modello a shell utilizzando una teoria a molti corpi Calcola gli osservabili fisici (energie, probabilità di transizione e.m.,...)

15 Sfide computazionali dimensioni dello spazio modello major shell stati di base major shell g 9/2, h 11/ stati di base!! inclusione della forza a 3 corpi V NNN χpt V NN + V NNN diagonalizzazione # stati di base uguale, ma H eff meno sparsa

16 Sfide computazionali dimensioni dello spazio modello major shell stati di base major shell g 9/2, h 11/ stati di base!! inclusione della forza a 3 corpi V NNN χpt V NN + V NNN diagonalizzazione # stati di base uguale, ma H eff meno sparsa

Sfide computazionali dimensioni dello spazio modello major shell 50-82 10 9 stati di base major shell 50-82 + g 9/2, h 11/2 10 25 stati di base!

17 Sfide computazionali dimensioni dello spazio modello major shell stati di base major shell g 9/2, h 11/ stati di base!! inclusione della forza a 3 corpi V NNN χpt V NN + V NNN diagonalizzazione # stati di base uguale, ma H eff meno sparsa 20 Ne sd-shell 640 stati di base

18 Codice di modello a shell KSHELL codice ibrido OpenMP-MPI schema M & metodo Lanczos Thick-Restart ottima scalabilità sino a 8192 cores FX10 supercomputer (University of Tokyo) Assegno di ricerca biennale cofinanziato sui fondi CIPE e dal Dipartimento di Matematica e Fisica dell Università della Campania Luigi Vanvitelli (inizio settembre 2017) Assegnazione risorse HPC 2017 (kcorehours) GALILEO 150 MARCONI A1 100 MARCONI A2 150

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