Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Superrechenkraft für schnelle Elektronen

12.06.2012
Woher kommen die schnellsten Elektronen im Sonnenwind? Das versuchen Physiker der Universität Würzburg herauszufinden. Ein Expertengremium hat ihnen dafür jetzt 60 Millionen Stunden Rechenzeit auf dem derzeit schnellsten zivilen Computer in Europa zugebilligt.
Jede Sekunde schickt die Sonne rund eine Million Tonnen Materie ins Weltall. Vor allem kleine und leichte Teilchen sind darin vertreten wie Elektronen, Protonen und Alphateilchen. Unter der Bezeichnung „Sonnenwind“ breiten sie sich in alle Richtungen aus; einige von ihnen treffen nach kurzer Zeit auch auf die Erdatmosphäre.

„Die meisten dieser Teilchen strömen mit einer Geschwindigkeit von etwa 400 Kilometer pro Sekunde an der Erde vorbei. Allerdings haben Satellitenbeobachtungen gezeigt, dass etwa eins von einer Milliarde Teilchen eine wesentlich größere Geschwindigkeit aufweist, die mehr als das Hundertfache der üblichen betragen kann“, sagt Dr. Felix Spanier, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Astronomie der Universität Würzburg. Gemeinsam mit seinem Doktoranden Patrick Kilian will Spanier in den kommenden Monaten aufklären, woher dieser Geschwindigkeitsunterschied kommt. Ebenfalls an dem Projekt beteiligt sind der Informatiker Stefan Siegel und der Masterstudent Andreas Kempf.
Hermit, der Supercomputer

Wertvolle Unterstützung haben sie dafür jetzt von einer Gutachterkommission am Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) bekommen: Die Kommission hat der Gruppe um Felix Spanier 60 Millionen Stunden Rechenzeit auf „Hermit“, dem derzeit schnellsten zivilen Supercomputer in Europa, zur Verfügung gestellt. „Damit können wir hochaufgelöste Simulationen durchführen, die zeigen sollen, wie Elektronen so stark beschleunigt werden“, sagt Spanier.
Hermit wurde erst am 28. Februar dieses Jahres in Stuttgart in Betrieb genommen. Das von der Firma Cray gebaute System liefert mit seinen gut 7000 Prozessoren insgesamt etwas über ein Peta-Flops, erledigt also eine Million Milliarden Rechenschritte pro Sekunde.

„Wie beim Zugang zu anderen Großgeräten auch, wird die Rechenzeit nicht von der Universität eingekauft, sondern aufgrund von Anträgen bewilligt“, erklärt Patrick Kilian das Auswahlverfahren. Wissenschaftler, die den Rechner für ihre Forschung nutzen wollen, beschreiben ihr geplantes Projekt und begründen, wieso gerade ihnen Zugang gewährt werden soll. Die Anträge werden üblicherweise zweimal im Jahr gebündelt von Mitarbeitern des Rechenzentrums bewertet. Diese müssen klären, welche Projekte machbar und sinnvoll sind, und vergeben dementsprechend Rechenzeit.

Woher die schnellen Elektronen kommen

„Derzeit geht die Wissenschaft davon aus, dass diese schnellen Teilchen erzeugt werden, wenn die Sonne bei einer Eruption Masse auswirft und diese beim Auftreffen auf den Sonnenwind eine Schockfront ausbildet“, sagt Patrick Kilian. Die Details dieser Beschleunigung sind jedoch nicht vollständig bekannt, viele Fragen sind noch offen. Antworten sollen die Untersuchungen der Würzburger Physiker liefern.

„Wir arbeiten mit hochaufgelösten Simulationen, die das Verhalten von Milliarden von Elektronen und Protonen und die elektrischen und magnetischen Felder zwischen ihnen zeitlich und räumlich aufgelöst berechnen, erklärt Kilian. Weil Felder und Teilchen immer wechselseitig auf einander wirken, bräuchten die Wissenschaftler für ihre Berechnungen keine Annahmen über die Mikrophysik im Sonnenwind. Die komplexe Dynamik ergebe sich allein aus dem Wechselspiel der Bestandteile. „Mit der von uns verwendeten Simulationstechnik können wir sowohl den Weg als auch die Herkunft schneller Teilchen zurückverfolgen und so den Mechanismus der Teilchenbeschleunigung besser verstehen“, hofft Kilian.

Simulation statt Satellit

Und warum simulieren Physiker diese Prozesse höchst aufwändig auf superschnellen Rechnern, anstatt sie direkt vor Ort im Weltall zu beobachten? Ganz einfach: „Weil Satellitenmissionen enorm teuer und deshalb nur begrenzt machbar sind“, sagt Patrick Kilian. Und weil die Beschränkung der Messgeräte, die die Satelliten an Bord haben, die Untersuchung des Sonnenwinds an Ort und Stelle nicht unbedingt verbessern.

Kontakt
Dr. Felix Spanier, T (0931) 31-84932, fspanier@astro.uni-wuerzburg.de

Robert Emmerich | Uni Würzburg
Weitere Informationen:
http://www.uni-wuerzburg.de

Weitere Berichte zu: Elektron Physik ProTon Rechner Simulation Sonnenwind Superrechenkraft Teilchen Weltall

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur
26.04.2019 | Universität Basel

nachricht Götterspeise, Haftnotizen und Smartphone-Sensoren – die Geheimnisse der Adhäsion
25.04.2019 | Technische Universität Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

Physikern der Universität Basel ist es erstmals gelungen, die magnetischen Eigenschaften von atomar dünnen Van-der-Waals-Materialien auf der Nanometerskala zu messen. Mittels Diamant-Quantensensoren konnten sie die Stärke von Magnetfeldern an einzelnen Atomlagen aus Chromtriiodid ermitteln. Zudem haben sie eine Erklärung für die ungewöhnlichen magnetischen Eigenschaften des Materials gefunden. Die Zeitschrift «Science» hat die Ergebnisse veröffentlicht.

Der Einsatz von zweidimensionalen Van-der-Waals-Materialien verspricht Innovationen in zahlreichen Bereichen. Wissenschaftler weltweit untersuchen immer neue...

Im Focus: Unprecedented insight into two-dimensional magnets using diamond quantum sensors

For the first time, physicists at the University of Basel have succeeded in measuring the magnetic properties of atomically thin van der Waals materials on the nanoscale. They used diamond quantum sensors to determine the strength of the magnetization of individual atomic layers of the material chromium triiodide. In addition, they found a long-sought explanation for the unusual magnetic properties of the material. The journal Science has published the findings.

The use of atomically thin, two-dimensional van der Waals materials promises innovations in numerous fields in science and technology. Scientists around the...

Im Focus: Volle Fahrt voraus für SmartEEs auf der Automotive Interiors Expo 2019

Flexible, organische und gedruckte Elektronik erobert den Alltag. Die Wachstumsprognosen verheißen wachsende Märkte und Chancen für die Industrie. In Europa beschäftigen sich Top-Einrichtungen und Unternehmen mit der Forschung und Weiterentwicklung dieser Technologien für die Märkte und Anwendungen von Morgen. Der Zugang seitens der KMUs ist dennoch schwer. Das europäische Projekt SmartEEs - Smart Emerging Electronics Servicing arbeitet an der Etablierung eines europäischen Innovationsnetzwerks, das sowohl den Zugang zu Kompetenzen als auch die Unterstützung der Unternehmen bei der Übernahme von Innovationen und das Voranschreiten bis zur Kommerzialisierung unterstützt.

Sie umgibt uns und begleitet uns fast unbewusst durch den Alltag – gedruckte Elektronik. Sie beginnt bei smarten Labels oder RFID-Tags in der Kleidung,...

Im Focus: Full speed ahead for SmartEEs at Automotive Interiors Expo 2019

Flexible, organic and printed electronics conquer everyday life. The forecasts for growth promise increasing markets and opportunities for the industry. In Europe, top institutions and companies are engaged in research and further development of these technologies for tomorrow's markets and applications. However, access by SMEs is difficult. The European project SmartEEs - Smart Emerging Electronics Servicing works on the establishment of a European innovation network, which supports both the access to competences as well as the support of the enterprises with the assumption of innovations and the progress up to the commercialization.

It surrounds us and almost unconsciously accompanies us through everyday life - printed electronics. It starts with smart labels or RFID tags in clothing, we...

Im Focus: Neuer LED-Leuchtstoff spart Energie

Das menschliche Auge ist für Grün besonders empfindlich, für Blau und Rot hingegen weniger. Chemiker um Hubert Huppertz von der Universität Innsbruck haben nun einen neuen roten Leuchtstoff entwickelt, dessen Licht vom Auge gut wahrgenommen wird. Damit lässt sich die Lichtausbeute von weißen LEDs um rund ein Sechstel steigern, was die Energieeffizienz von Beleuchtungssystemen deutlich verbessern kann.

Leuchtdioden oder LEDs können nur Licht einer bestimmten Farbe erzeugen. Mit unterschiedlichen Verfahren zur Farbmischung lässt sich aber auch weißes Licht...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Diabetes Kongress 2019 in Berlin: Am 30. Mai 5 km laufen und Gutes tun

26.04.2019 | Veranstaltungen

Wie sieht das Essen der Zukunft aus?

25.04.2019 | Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz: Lernen von der Natur

17.04.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Mit Diamanten den Eigenschaften zweidimensionaler Magnete auf der Spur

26.04.2019 | Physik Astronomie

Multitasking in Perfektion: Nervenzelle arbeitet wie 1400 einzelne Zellen

26.04.2019 | Biowissenschaften Chemie

Neuer Goldstandard bei der Behandlung der Aortenklappenstenose

26.04.2019 | Medizintechnik

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics