211service.com
Brug af Einsteins relativitet til at fremskynde supercomputersimuleringer 10.000 %
Nogle gange, når du har brug for at bryde en beregningsmæssig log-jam, er det, der kræves, ikke mere kraft, men et konceptuelt gennembrud. Og nogle gange kommer det gennembrud direkte fra Albert Einsteins arbejde.
I dette tilfælde er det aktuelle problem simuleringen af lasere, der rammer plasmaer - som er et af de blødende områder af fysikken, der ifølge en 2008 resumé af feltet , protonterapi til behandling af kræftformer, materialekarakterisering, strålingsdrevet kemi, grænsesikkerhed gennem påvisning af sprængstoffer, narkotika og andre farlige stoffer, og selvfølgelig højenergipartikelfysik.
Eller med andre ord, desktop partikelacceleratorer .
Men før vi kan bygge acceleratorer så dygtige som CERNs Large Hadron Collider i komforten af vores underjordiske huler , skal vi først bruge computere til at modellere adfærden af disse såkaldte laser-plasma acceleratorer .
Selv på verdens 17. hurtigste supercomputer , dette viser sig at være en herkulsk opgave.
Og her kommer gennembruddet: Fysikere indså, at fordi laseren accelererer elektroner på sin vej til næsten lysets hastighed, begynder relativistiske effekter at være en stor sag - de samme effekter, som først blev opdaget af Albert Einstein.
Og hvis vi husker noget fra A Brief History of Time eller endda den originale Apernes Planet, så er det, at ved hastigheder, der nærmer sig lysets hastighed, hvor observatøren står har en enorm indflydelse på, hvad de opfatter – det er f.eks. grunden til, at en astronaut, der rejser tæt på lysets hastighed, ville ældes meget langsommere end de mennesker, han eller hun efterlod på jorden.
Tidligere blev alle simuleringer af laser-plasma-acceleratorer kørt fra perspektivet af en fysiker, der stod et sted i nærheden af eksperimentet - med andre ord en person, der ser en superkort laserpuls rejse ved et næsten stationært plasma. Matematisk er dette meget svært at simulere - laseren er kort.
Men hvad nu hvis vi i stedet tager perspektivet fra selve plasmaet? Nu, i forhold til laseren, er det, som om plasmaet bevæger sig mod lysstrålen med næsten lyshastighed. På grund af relativistiske effekter strækker dette laserstrålen ud, hvilket gør den længere og matematisk mere håndterbar at simulere.
Voila - den resulterende algoritme er hundredvis af gange hurtigere end tidligere forsøg på at simulere en laser-plasma accelerator.
