L'énergie nécessaire pour séparer deux atomes d'une molécule d'hydrogène est mieux connue

Ces calculs concernent l'énergie nécessaire pour séparer les deux atomes d'une molécule d'hydrogène (H2). Ces valeurs sont les plus précises (un pour 100 milliards) jamais obtenues pour une molécule de cette taille, et sont 100 fois meilleures que les meilleures valeurs prédites précédemment ou les meilleures mesures expérimentales. Les résultats des chercheurs sont intrinsèquement intéressants pour les astronomes qui étudient les nuages galactiques d'hydrogène, et à tout scientifique qui utilise la spectroscopie de précision de l'hydrogène. De plus les méthodes qui ont été utilisées sont également importantes.

Les calculs nécessitent de résoudre une approximation de l'équation de Schrödinger, une des équations centrales de la mécanique quantique. La solution peut être approché par la somme d'un nombre infini de termes, chaque terme supplémentaire contribuant davantage à l'exactitude du résultat. Cependant, à l'exception des systèmes les plus simples, le calcul devient rapidement d'une complexité inextricable. Alors que des calculs très précis ont déjà été effectué pour des systèmes à trois composantes tels que l'hélium (un noyau et deux électrons), les deux chercheurs sont les premiers à atteindre ce niveau de précision pour la molécule d'hydrogène (deux noyaux et deux électrons). Leurs calculs comportent 7034 termes.

Pour rendre possible les calculs et leur automatisation, les chercheurs ont fusionné deux algorithmes existants afin d'allier les avantages des deux (la facilité de calcul pour l'un et la rapidité pour l'autre). Ils ont également développé un code machine amélioré et utilisé un traitement parallèle des informations. Les ultimes calculs ont été exécutés sur un réseau de 147 processeurs en parallèle au NIST et ont duré deux jours, là où ils auraient demandé près de six mois à un processeur unique.

Source : Techno-Science via NIST