Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Hochleistungsrechner am Institut für Kernphysik simuliert Vorgänge im Innern der Bausteine des Atomkerns

08.05.2008
PC-Clusteranlage wird während vier Tagen installiert - Gesamtkosten von 1,3 Millionen Euro

Am Institut für Kernphysik der Johannes Gutenberg-Universität wird in dieser Woche eine Rechneranlage installiert, die herkömmliche Maßstäbe bei weitem sprengt.

Die PC-Clusteranlage besteht aus 2000 Prozessorkernen, die über ein Hochgeschwindigkeitsnetzwerk miteinander verbunden sind und so gemeinsam an einer Aufgabe arbeiten können. "Diese Anlage ist deutschlandweit der leistungsfähigste Rechner, der von einer Universität für ein einziges Forschungsprojekt in der Kern- und Teilchenphysik betrieben wird", sagt Projektleiter Univ.-Prof. Dr. Hartmut Wittig vom Institut für Kernphysik. Die Investitionen belaufen sich auf insgesamt 1,3 Millionen Euro.

Nach Inbetriebnahme wird der Großrechner den Wissenschaftlern für numerische Simulationen in der Teilchenphysik dienen, insbesondere auch als Begleitung der Experimente am neuen Elektronenbeschleuniger MAMI C der Universität. So soll das Wirken der absolut kleinsten Teilchen unserer Materie besser verstanden werden.

... mehr zu:
»Atomkern »Kernphysik »Rechner

Der Verbund von einzelnen Rechnern wird während vier Tagen vom 6. bis 9. Mai in einen eigens dafür umgebauten Raum am Institut für Kernphysik installiert. Für die 250 Rechenknoten - bestückt mit jeweils zwei Vierkern-Prozessoren von Intel - stehen zwei Schrankreihen bereit, die je 3,60 Meter lang und knapp zwei Meter hoch sind und mit Wasser gekühlt werden. Die Leistung der Klimaanlage entspricht der von 650 haushaltsüblichen Kühlschränken. Ist sie erst einmal in Betrieb, soll die PC-Clusteranlage den theoretischen Kernphysikern ganz neue Möglichkeiten eröffnen, um den Kräften nachzugehen, die in den Kernbausteinen wirken.

Das Interesse der Wissenschaftler gilt dem inneren Aufbau von Protonen und Neutronen, die den Atomkern bilden und ihrerseits aus noch kleineren Quarks bestehen. Der starke Zusammenhalt im Innern eines Atomkerns beruht auf der starken Wechselwirkung, eine der vier fundamentalen Kräfte in der Physik. Die Kräfte, die auf die Quarks wirken, entstehen durch sogenannte Gluonen, die zwischen den Quarks ausgetauscht werden.

Zur Beschreibung dieses Kräftespiels dient die Theorie der Quantenchromodynamik (QCD). "Tatsächlich lassen sich viele Prozesse an Hochenergiebeschleunigern wie etwa am CERN in Genf durch diese Theorie erklären", erklärt Wittig die Ausgangslage. "Wie sich jedoch die unmittelbaren Eigenschaften von Protonen und Neutronen aus der Quantenchromodynamik ableiten lassen, ist noch weitgehend unverstanden. Um dies zu untersuchen reichen Rechnungen mit Bleistift und Papier nicht mehr aus. Aber auch bei der numerischen Behandlung mittels großer Computer stößt man an Grenzen."

Diese Grenzen können nun mit der neuen Rechneranlage weiter hinausgeschoben werden. Um die QCD numerisch untersuchen zu können, setzt man Quarks und Gluonen auf ein vierdimensionales Raum-Zeit-Gitter, in Analogie zu einem herkömmlichen Kristall. Um den Verhältnissen in der Natur möglichst genau zu entsprechen, muss die "Maschengröße" des Gitters immer weiter verfeinert werden. Dies erhöht jedoch drastisch die Zahl der erforderlichen Rechenschritte und daher auch die benötigte Computerkapazität.

Die PC-Clusteranlage am Institut für Kernphysik ermöglicht eine effektive Rechengeschwindigkeit von 3,7 Teraflops, das sind 3,7 Billionen Rechenschritte pro Sekunde. Die Kosten für die Anlage belaufen sich auf 1,1 Millionen Euro, die im Rahmen des mittlerweile abgeschafften Hochschulbauförderungsgesetzes (HBFG) aus Bundes- und Landesmitteln sowie aus Mitteln der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) in Darmstadt bereitgestellt wurden. Weitere 200.000 Euro fallen für den Umbau der Räume und die Kühlanlage an. Von den Simulationen erhofft sich Projektleiter Wittig ein tieferes Verständnis der Ergebnisse, die am Elektronenbeschleuniger MAMI C erzielt werden, der ebenfalls vom Institut für Kernphysik betrieben wird.

Hartmut Wittig ist seit 2005 Professor für Theoretische Kernphysik an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz. Er studierte Chemie und Physik in Mainz und Oxford und promovierte 1992 mit einer Arbeit aus der theoretischen Teilchenphysik an der Universität Hamburg, wo 1998 auch die Habilitation erfolgte. Zwischen 1992 und 2001 arbeitete Wittig als wissenschaftlicher Mitarbeiter in Großbritannien an den Universitäten Southampton, Oxford und Liverpool. In diese Zeit fallen außerdem längere Aufenthalte als Gastwissenschaftler am Center for Computational Physics der Universität Tsukuba/Japan und am CERN in Genf. Von 2001 bis zu seiner Berufung nach Mainz 2005 war Wittig als Forscher in der Theoriegruppe am Deutschen Elektronen-Synchrotron/DESY in Hamburg tätig.

Kontakt und Informationen:
Univ.-Prof. Dr. rer. nat. Hartmut Wittig
Theoretische Kernphysik
Institut für Kernphysik
Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Tel. 06131 39-26808, 0176 65132924
Fax 06131 39-25474
E-Mail: wittig@kph.uni-mainz.de

Petra Giegerich | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-mainz.de
http://www.kph.uni-mainz.de/T/230.php

Weitere Berichte zu: Atomkern Kernphysik Rechner

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Smart Living: VDE-Institut entwickelt Cloud-basierte interoperable Testplattform
15.02.2017 | VDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e.V.

nachricht Saarbrücker Informatiker machen „Augmented Reality“ fotorealistisch
15.02.2017 | Universität des Saarlandes

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Zinn in der Photodiode: nächster Schritt zur optischen On-Chip-Datenübertragung

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium allein – die stoffliche Basis der Chip-Produktion – sind als Lichtquelle kaum geeignet. Jülicher Physiker haben nun gemeinsam mit internationalen Partnern eine Diode vorgestellt, die neben Silizium und Germanium zusätzlich Zinn enthält, um die optischen Eigenschaften zu verbessern. Das Besondere daran: Da alle Elemente der vierten Hauptgruppe angehören, sind sie mit der bestehenden Silizium-Technologie voll kompatibel.

Schon lange suchen Wissenschaftler nach einer geeigneten Lösung, um optische Komponenten auf einem Computerchip zu integrieren. Doch Silizium und Germanium...

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungen

Physikerinnen und Physiker diskutieren in Bremen über aktuelle Grenzen der Physik

21.02.2017 | Veranstaltungen

Kniffe mit Wirkung in der Biotechnik

21.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rittal vereinbart mit den Betriebsräten Sozialpläne

21.02.2017 | Unternehmensmeldung

Der Lkw der Zukunft kommt ohne Fahrer aus

21.02.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Zur Sprache gebracht: Und das intelligente Haus „hört zu“

21.02.2017 | Messenachrichten