Bielefelder Hochenergie-Physiker erhalten neuen Superrechner

Die Fakultät für Physik an der Universität Bielefeld bekommt einen neuen Hochleistungscomputer. Die Forscher wollen damit die Eigenschaften von stark wechselwirkender Materie untersuchen, so dass sie unter anderem Aussagen über die Eigenschaften des frühen Universums unmittelbar nach dem Urknall machen können. 1,1 Millionen Euro kostet der Superrechner, der aus Bundes- und Landesmitteln finanziert wird. Bei einem Einweihungskolloquium am Mittwoch, 25. Januar 2012, wird der neue Hochleistungscomputer ab 16 Uhr im Hörsaal 2 der Universität Bielefeld vorgestellt.

Mit dem neuen Hochleistungscomputer berechnen die Bielefelder Physiker die Eigenschaften von so genannten „Quarks“ und „Gluonen“. Quarks gelten als elementare Bausteine aller Materie. Die Kräfte zwischen ihnen werden durch den Austausch von Kraftteilchen, den Gluonen, vermittelt. Die Physiker wollen insbesondere herausfinden, was passiert, wenn Quarks sehr hoch erhitzt oder stark zusammengepresst werden. Bisher ist bekannt, dass sich das Verhalten der Quarks bei einer Temperatur von 1,78 Billionen Grad, die unter Verwendung des Vorgängerrechners apeNEXT recht genau bestimmt werden konnte, drastisch ändert. Zwar ist diese Temperatur etwa 100.000 Mal höher als im Inneren der Sonne, aber nicht unnatürlich hoch: Das Universum war in seiner Frühphase, kurz nach dem Urknall, sogar heißer. In dieser Zeit wurden die Grundsteine für die weitere Entwicklung des Weltalls gelegt, und die Eigenschaften der „Quarksuppe“, des Quark-Gluon-Plasmas, spielen daher für den heutigen Zustand des Universums eine wichtige Rolle.

Um den „Anfang der Welt“ experimentell zu untersuchen, werden heute mit Teilchenbeschleunigern für kurze Zeit auf kleinem Raum Zustände geschaffen, wie sie im frühen Universum geherrscht haben. Das geschieht mit dem Teilchenbeschleuniger LHC (Large Hadron Collider) der Europäischen Organisation für Kernforschung CERN und dem Teilchenbeschleuniger RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) in Brookhaven, New York. In enger Zusammenarbeit mit den dortigen Forschern sollen auf dem neuen Bielefelder Rechner die Eigenschaften des Quark-Gluon-Plasmas detailliert per Computersimulation untersucht werden.

Für die Installation des Hochleistungsrechners arbeitet die Universität mit den Firmen sysGen GmbH und NVIDIA zusammen. Die sysGen GmbH ist ein Ausrüster für Computertechnik. NVIDIA ist ein weltweit führender Hersteller von Grafikprozessoren (GPUs). Solche Grafikprozessoren finden sich in PCs oder Spielecomputern. Hier werden sie in einem Netzwerk mit Computerprozessoren zusammengeschlossen, einem GPU-Cluster. Insgesamt wurden 400 Grafik-prozessoren verbaut. Damit beträgt die Rechenleistung des Clusters circa 500 Teraflops. Das entspricht der Leistung von etwa 10.000 herkömmlichen PCs. Eine Besonderheit des neuen Rechners ist sein vergleichsweise geringer Stromverbrauch. Der Energieverbrauch ist 50 Mal kleiner als bei einem System mit gleicher Rechenleistung, das aus PCs besteht.

Edwin Laermann, Professor für Theoretische Physik an der Universität Bielefeld, verspricht sich viel von dem neuen Superrechner: „Wir sind begeistert von den neuen Möglichkeiten für die Erforschung wechselwirkender heißer und dichter Materie, die uns der neue GPU-Cluster in Bielefeld bringen wird.“ Laermann gehört zur Arbeitsgruppe „Gittereichtheorie“, die den Superrechner einsetzen wird. Dr. Olaf Kaczmarek berichtet, dass der neue Hochleistungsrechner auf der mehr als 15-jährigen Erfahrung aufbaut, die die Arbeitsgruppe mit dem Einsatz spezieller Computer für die Quantenchromodynamik (QCD) hat, der Theorie der starken Wechselwirkung von Quarks und Gluonen. „Wir freuen uns auf eine erfolgreiche Kooperation mit den Kollegen vom QCD Support von NVIDIA, die die technische Unterstützung für den neuen Hochleistungsrechner übernehmen, und den amerikanischen Forscherkollegen vom USQCD-Konsortium, das ähnliche Anlagen für ihre Untersuchung der stark wechselwirkenden Physik nutzt“, sagt Frithjof Karsch, Professor an der Universität Bielefeld und dem Brookhaven National Laboratory in den USA.

Die Forschung zu stark-wechselwirkender Materie ist Teil des Forschungsschwerpunktes „Theoretische Wissenschaften“ (Theoretical Sciences) der Universität Bielefeld, in dem Mathematik, Theoretische Physik und Wirtschaftsmathematik kooperieren.

Kontakt:
Dr. Olaf Kaczmarek
Fakultät für Physik
Telefon: 0521 / 106- 6212
E-Mail: okacz@physik.uni-bielefeld.de