De JANUS-supercomputer heeft onderzoekers in staat gesteld om het experimentele protocol van evenwichtsdynamiek in spin-brillen te reproduceren. Het succes van de simulatie verbindt theoretische en experimentele fysieke ontwikkelingen met behulp van deze nieuwe generatie computers.

Een gemeenschappelijk kenmerk van bepaalde systemen zoals polymeren, onderkoelde vloeistoffen, colloïden of spinglazen is dat het lang duurt voordat ze in evenwicht zijn. Ze worden bepaald door een zeer langzame dynamiek bij lage temperaturen. De dynamiek is zo traag dat thermisch evenwicht nooit wordt bereikt in macroscopische monsters. Dit type dynamiek wordt gekenmerkt door een correlatie- of coherentielengte die aangeeft dat deeltjes die zich op een kortere afstand bevinden sterk gecorreleerd zijn.

Theoretisch natuurkundigen kunnen deze microscopische correlatielengte berekenen door een groot aantal deeltjes te simuleren en hun individuele gedrag in een supercomputer te volgen. Dit soort studies kunnen niet experimenteel worden uitgevoerd omdat het onmogelijk is om alle deeltjes van een systeem te volgen, maar het is mogelijk om een ​​macroscopische correlatielengte te berekenen door externe velden op het systeem toe te passen die de energiebarrières tussen de verschillende toestanden wijzigen.

Dankzij de JANUS II-supercomputer, onderzoekers uit Spanje en Italië hebben de berekening van de microscopische correlatielengte verfijnd en het experimentele protocol gereproduceerd, waardoor ze de macroscopische lengte kunnen berekenen. Het succes van de simulatie bevestigde dat zowel de microscopische als de experimentele (macroscopische) lengte gelijk zijn.

"Deze studie biedt een theoretische basis voor studies in deze fysieke systemen, en de verkregen resultaten stellen ons in staat om theoretische ontwikkelingen direct te koppelen aan de experimentele. We namen een spin-bril als referentie, omdat ze schoner zijn om als referentiesysteem te bestuderen, " legt Juan Jesús Ruiz Lorenzo uit, een theoretisch fysicus aan de UEx en een van de auteurs van deze studie die is gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

JANUS-computer

De JANUS II-computer is een nieuwe generatie supercomputer in het Institute of Biocomputation and Physics of Complex Systems. "Dankzij deze 'speciale' computer, we kunnen een seconde van het experiment simuleren, binnen het bereik van de experimentele tijden, ", zegt Juan Jesús Ruíz Lorenzo. JANUS II is een speciale supercomputer op basis van herconfigureerbare FPGA-processors.

De onderzoekers hebben een baanbrekend experiment gereproduceerd op de Janus I- en Janus II-supercomputers die de coherentielengte in spinglazen meten. De coherentie (correlatie) lengtewaarde geschat door analyse van microscopische correlatiefuncties is kwantitatief consistent met zijn metingen via macroscopische responsfuncties