Forskere måler sammenhængslængden i briller ved hjælp af supercomputeren JANUS

JANUS-supercomputeren har gjort det muligt for forskere at reproducere den eksperimentelle protokol for ligevægtsdynamik i spin-briller. Succesen med simuleringen forbinder teoretiske og eksperimentelle fysiske udviklinger ved hjælp af denne nye generation af computere.

Et fælles kendetegn ved visse systemer, såsom polymerer, superkølede væsker, kolloider eller spinglas er, at de tager lang tid om at nå ligevægt. De bestemmes af meget langsom dynamik ved lave temperaturer. Dynamikken er så langsom, at termisk ligevægt aldrig opnås i makroskopiske prøver. Denne type dynamik er kendetegnet ved en korrelations- eller kohærenslængde, der indikerer, at partikler beliggende på kortere afstand er stærkt korrelerede.

Teoretiske fysikere kan beregne denne mikroskopiske korrelationslængde ved at simulere et stort antal partikler og følge deres individuelle adfærd i en supercomputer. Den slags undersøgelser kan ikke udføres eksperimentelt, fordi det er umuligt at spore alle partiklerne i et system, men det er muligt at beregne en makroskopisk korrelationslængde ved at anvende eksterne felter på systemet, der modificerer energibarriererne mellem de forskellige tilstande.

Takket være JANUS II supercomputeren, forskere fra Spanien og Italien har forfinet beregningen af ​​den mikroskopiske korrelationslængde og har reproduceret den eksperimentelle protokol, sætter dem i stand til at beregne den makroskopiske længde. Succesen med simuleringen bekræftede, at både mikroskopisk og eksperimentel (makroskopisk) længde er ens.

"Denne undersøgelse giver et teoretisk grundlag for studier i disse fysiske systemer, og de opnåede resultater giver os mulighed for direkte at forbinde teoretiske udviklinger med de eksperimentelle. Vi tog spin-briller som reference, fordi de er renere at studere som referencesystem, " forklarer Juan Jesús Ruiz Lorenzo, en teoretisk fysiker ved UEx og en af ​​forfatterne til denne undersøgelse, som er blevet offentliggjort i magasinet Fysisk gennemgangsbreve .

JANUS computer

JANUS II-computeren er en ny generation af supercomputere placeret i Institute of Biocomputation and Physics of Complex Systems. "Takket være denne 'dedikerede' computer, vi er i stand til at simulere et sekund af eksperimentet, inden for rækkevidden af ​​de eksperimentelle tider, " siger Juan Jesús Ruíz Lorenzo. JANUS II er en dedikeret supercomputer baseret på rekonfigurerbare FPGA-processorer.

Forskerne har reproduceret et skelsættende eksperiment på Janus I og Janus II supercomputerne, der måler sammenhængslængden i spin-briller. Kohærens-(korrelations-)længdeværdien estimeret gennem analyse af mikroskopiske korrelationsfunktioner er kvantitativt i overensstemmelse med dens målinger via makroskopiske responsfunktioner