Physikexperimente via Computer
Die Nano- und Materialwissenschaften setzen auf Hochleistungsprozessoren als wissenschaftliches Hilfsmittel.
Computergestützte Physik (Computational Physics) hat sich seit geraumer Zeit als eigenständige Disziplin innerhalb der Physik etabliert.
An der Universität Wien leitet Christoph Dellago, zugleich auch Dekan der Fakultät für Physik, die Gruppe Computational Physics. „Wir beschäftigen uns hier mit Fragestellungen der Nano- und Materialwissenschaften – und zwar ausschließlich mithilfe von Computersimulationen. Wir führen also keine realen Experimente durch, sondern nur virtuelle. Die realen Experimente überlassen wir anderen Arbeitsgruppen, mit denen wir kooperieren“, skizziert Dellago seinen wissenschaftlichen Einsatzbereich.
Als wichtigstes Forschungsmittel fungieren 240 zu einem Hochleistungsrechner verbundene Prozessoren, die Tag und Nacht an Computersimulationen von physikalischen Phänomenen rechnen.
Um das Verhalten von weicher Materie oder Nanokristallen bei einer Veränderung der Außenbedingungen, also Temperatur oder Druck, zu simulieren, benötigt der institutseigene Computer-Cluster, der auf den klingenden Namen „klogW“ hört (Pate dafür stand Ludwig Boltzmanns Formel für Entropie), mehrere Monate. So lange dauert die Simulation von Phasenübergängen deshalb, weil sie in unzähligen kleinen Recheneinheiten erfolgen muss, damit man am Ende nicht gar den großen Moment verpasst, welcher sich innerhalb weniger Picosekunden ereignet.
Neuer Supercomputer
Demnächst wird „klogW“ all die Programme und Algorithmen nicht mehr im Alleingang ausführen müssen. Schützenhilfe winkt in Gestalt des Hochleistungsrechners VSC (Vienna Scientific Cluster). Dieser wird derzeit gerade installiert und soll künftig den Studierenden der Universität Wien, der Technischen Universität Wien und der Universität für Bodenkultur zur Verfügung stehen. Dellago erwartet sich durch VSC „neue Rechenwelten“, in die man bis dato aufgrund der begrenzten Kapazitäten von „klogW“ nicht vordringen konnte.
Der neue Supercomputer VSC mit etwa 424 Rechenknoten mit je zwei Quadcore-Prozessoren, in Summe zehn Terabyte Hauptspeicher und einer geschätzten Gesamtrechenleistung von mehr als 30 Teraflops stellt für die computergestützte Physik hierzulande einen echten Quantensprung dar.
Zugang zu diesem Wunderwerk der Technik haben übrigens nur wissenschaftlich begutachtete Projekte.