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Uso de la relatividad de Einstein para acelerar las simulaciones de supercomputadoras en un 10,000%
A veces, cuando necesita romper un atasco computacional, lo que se requiere no es más poder, sino un avance conceptual. Y, a veces, ese avance proviene directamente del trabajo de Albert Einstein.
En este caso, el problema en cuestión es la simulación de láseres que golpean los plasmas, que es una de esas áreas de la física de vanguardia que podrían conducir, según un Resumen de 2008 del campo , terapia de protones para el tratamiento de cánceres, caracterización de materiales, química impulsada por radiaciones, seguridad fronteriza mediante la detección de explosivos, narcóticos y otras sustancias peligrosas y, por supuesto, física de partículas de alta energía.
O en otras palabras aceleradores de partículas de escritorio .
Pero antes de que podamos construir aceleradores tan capaces como el Gran Colisionador de Hadrones del CERN en la comodidad de nuestras guaridas subterráneas , primero tenemos que usar computadoras para modelar el comportamiento de estos llamados aceleradores de plasma láser .
Incluso en la decimoséptima supercomputadora más rápida del mundo , esto resulta ser una tarea hercúlea.
Y aquí viene el gran avance: los físicos se dieron cuenta de que debido a que el láser acelera los electrones en su camino a casi la velocidad de la luz, los efectos relativistas comienzan a ser un gran problema, los mismos efectos descubiertos por primera vez por Albert Einstein.
Y si recordamos algo de Una breve historia del tiempo o incluso del Planeta de los simios original, es que a velocidades que se acercan a la velocidad de la luz, el lugar donde se encuentra el observador tiene un gran impacto en lo que percibe; esto es, por ejemplo, la razón por la que un astronauta que viaja cerca de la velocidad de la luz envejecería mucho más lento que las personas que dejó en la Tierra.
Anteriormente, todas las simulaciones de aceleradores de plasma láser se ejecutaban desde la perspectiva de un físico que se encontraba en algún lugar cercano al experimento, en otras palabras, alguien que ve un pulso de láser supercorto viajando en un plasma casi estacionario. Matemáticamente, esto es muy difícil de simular: el láser es breve.
Pero, ¿y si, en cambio, tomamos la perspectiva del plasma mismo? Ahora, en relación con el láser, es como si el plasma viajara hacia el haz de luz a una velocidad cercana a la de la luz. Debido a los efectos relativistas, esto extiende el rayo del láser, haciéndolo más largo y matemáticamente más manejable de simular.
Voila - el algoritmo resultante es cientos de veces más rápido que los intentos anteriores de simular un acelerador de plasma láser.
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