KI und Supercomputer klären das Myon-Rätsel

Jülicher Supercomputer haben eine langjährige Unstimmigkeit in der Teilchenphysik neu eingeordnet. Ein internationales Forschungsteam hat die magnetischen Eigenschaften des Myons mit bislang besonders hoher Genauigkeit berechnet. Das Myon ist ein kurzlebiges Elementarteilchen und ein schwererer Verwandter des Elektrons. Sein magnetisches Verhalten galt seit mehr als zwei Jahrzehnten als möglicher Hinweis auf Physik jenseits des Standardmodells.

Für die nun in Nature veröffentlichte Arbeit nutzten die Forschenden unter anderem die Jülicher Supercomputer JUWELS, JURECA und JUPITER. JUPITER ist Europas erster Supercomputer der Exascale-Klasse. Solche Systeme erreichen eine Rechenleistung, die klassische wissenschaftliche Modellierung in Bereiche führt, die ohne Hochleistungsrechnen kaum zugänglich wären.

Im Zentrum stand die präzise Berechnung eines besonders schwierigen Anteils der theoretischen Vorhersage: der Beitrag der starken Wechselwirkung. Dafür kombinierten die Forschenden Simulationen der Gitter-Quantenchromodynamik mit experimentellen Daten aus Elektron-Positron-Kollisionen. Dieser hybride Ansatz verbindet computergestützte Modellierung mit Messdaten und erinnert damit an ein zentrales Prinzip moderner KI-gestützter Forschung: komplexe Muster werden nicht allein aus Theorie oder allein aus Daten erschlossen, sondern durch die Verbindung beider Ebenen.

Die neue Berechnung verringert die Unsicherheit deutlich. Theorie und Experiment stimmen nun innerhalb von 0,5 Standardabweichungen überein. Damit lässt sich das beobachtete Verhalten des Myons nach aktuellem Stand vollständig im Rahmen des Standardmodells beschreiben.

Für die KI-Forschung ist das Ergebnis auch deshalb relevant, weil es zeigt, wie eng wissenschaftlicher Fortschritt inzwischen mit Recheninfrastruktur, Simulation und datengetriebenen Verfahren verbunden ist. Supercomputer wie JUPITER schaffen die Grundlage, auf der künftig auch KI-Systeme physikalische Modelle prüfen, Daten integrieren und Berechnungen beschleunigen können.