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Utilisation de la relativité d'Einstein pour accélérer les simulations de supercalculateurs de 10 000 %
Parfois, lorsque vous avez besoin de briser un blocage informatique, ce qui est requis n'est pas plus de puissance, mais une percée conceptuelle. Et parfois, cette percée vient directement du travail d'Albert Einstein.
Dans ce cas, le problème qui se pose est la simulation de lasers frappant des plasmas - qui est l'un de ces domaines de pointe de la physique qui pourrait conduire, selon un Bilan 2008 du domaine , la protonthérapie pour le traitement des cancers, la caractérisation des matériaux, la chimie radio-induite, la sécurité des frontières par la détection d'explosifs, de stupéfiants et d'autres substances dangereuses, et bien sûr la physique des particules à haute énergie.
Ou en d'autres termes, accélérateurs de particules de bureau .
Mais avant de pouvoir construire des accélérateurs aussi performants que le Grand collisionneur de hadrons du CERN dans le confort de nos repaires souterrains , nous devons d'abord utiliser des ordinateurs pour modéliser le comportement de ces soi-disant accélérateurs laser-plasma .
Même sur le 17e supercalculateur le plus rapide au monde , cela s'avère être une tâche herculéenne.
Et voici la percée : les physiciens ont réalisé que parce que le laser accélère les électrons sur son chemin à presque la vitesse de la lumière, les effets relativistes commencent à être importants - les mêmes effets découverts pour la première fois par Albert Einstein.
Et si nous nous souvenons de quelque chose de Une brève histoire du temps ou même de la Planète originale des singes, c'est qu'à des vitesses approchant la vitesse de la lumière, l'endroit où l'observateur se tient a un impact énorme sur ce qu'il perçoit - c'est, par exemple, la raison pour laquelle un astronaute voyageant près de la vitesse de la lumière vieillirait beaucoup plus lentement que les personnes qu'il laissait sur Terre.
Auparavant, toutes les simulations d'accélérateurs laser-plasma étaient exécutées du point de vue d'un physicien se tenant quelque part à proximité de l'expérience - en d'autres termes, quelqu'un qui voit une impulsion laser super courte se déplacer sur un plasma presque stationnaire. Mathématiquement, c'est très difficile à simuler - le laser est bref.
Mais et si, à la place, nous prenions la perspective du plasma lui-même ? Maintenant, par rapport au laser, c'est comme si le plasma se dirigeait vers le faisceau de lumière à une vitesse proche de la lumière. En raison des effets relativistes, cela étend le faisceau du laser, le rendant plus long et mathématiquement plus facile à simuler.
Voila - the algorithme résultant est des centaines de fois plus vite que les tentatives précédentes pour simuler un accélérateur laser-plasma.
