Le supercalculateur JANUS a permis aux chercheurs de reproduire le protocole expérimental de dynamique d'équilibre dans des verres de spin. Le succès de la simulation relie les développements physiques théoriques et expérimentaux à l'aide de cette nouvelle génération d'ordinateurs.

Une caractéristique commune à certains systèmes comme les polymères, liquides surfondus, colloïdes ou verres de spin est qu'ils mettent beaucoup de temps à atteindre l'équilibre. Ils sont déterminés par une dynamique très lente à basse température. La dynamique est si lente que l'équilibre thermique n'est jamais atteint dans les échantillons macroscopiques. Ce type de dynamique est caractérisé par une longueur de corrélation ou de cohérence qui indique que les particules situées à une distance plus courte sont fortement corrélées.

Les physiciens théoriciens peuvent calculer cette longueur de corrélation microscopique en simulant un grand nombre de particules et en suivant leur comportement individuel dans un supercalculateur. Ce type d'études ne peut pas être réalisé expérimentalement car il est impossible de suivre toutes les particules d'un système, mais il est possible de calculer une longueur de corrélation macroscopique en appliquant des champs externes sur le système qui modifient les barrières énergétiques entre les différents états.

Grâce au supercalculateur JANUS II, des chercheurs espagnols et italiens ont affiné le calcul de la longueur de corrélation microscopique et ont reproduit le protocole expérimental, leur permettant de calculer la longueur macroscopique. Le succès de la simulation a confirmé que les longueurs microscopique et expérimentale (macroscopique) sont égales.

"Cette étude fournit une base théorique pour les études dans ces systèmes physiques, et les résultats obtenus permettent de relier directement les développements théoriques aux développements expérimentaux. Nous avons pris des verres de spin comme référence, parce qu'ils sont plus propres à étudier comme système de référence, " explique Juan Jesús Ruiz Lorenzo, un physicien théoricien à l'UEx et l'un des auteurs de cette étude qui a été publiée dans le magazine Lettres d'examen physique .

ordinateur JANUS

L'ordinateur JANUS II est une nouvelle génération de supercalculateur situé à l'Institut de Biocalcul et de Physique des Systèmes Complexes. "Grâce à cet ordinateur 'dédié', nous sommes capables de simuler une seconde de l'expérience, dans la gamme des temps expérimentaux, " explique Juan Jesús Ruíz Lorenzo. JANUS II est un supercalculateur dédié basé sur des processeurs FPGA reconfigurables.

Les chercheurs ont reproduit une expérience historique sur les superordinateurs Janus I et Janus II qui mesure la longueur de cohérence dans les verres de spin. La valeur de longueur de cohérence (corrélation) estimée par l'analyse de fonctions de corrélation microscopiques est quantitativement cohérente avec ses mesures via des fonctions de réponse macroscopiques