O supercomputador JANUS permitiu aos pesquisadores reproduzir o protocolo experimental da dinâmica de equilíbrio em vidros de spin. O sucesso da simulação conecta desenvolvimentos físicos teóricos e experimentais usando esta nova geração de computadores.

Uma característica comum de certos sistemas, como polímeros, líquidos super-resfriados, colóides ou vidros de spin é que demoram muito para atingir o equilíbrio. Eles são determinados por uma dinâmica muito lenta em baixas temperaturas. A dinâmica é tão lenta que o equilíbrio térmico nunca é atingido em amostras macroscópicas. Este tipo de dinâmica é caracterizado por uma correlação ou comprimento de coerência que indica que as partículas situadas a uma distância mais curta são altamente correlacionadas.

Os físicos teóricos podem calcular esse comprimento de correlação microscópica simulando um grande número de partículas e seguindo seu comportamento individual em um supercomputador. Esses tipos de estudos não podem ser realizados experimentalmente porque é impossível rastrear todas as partículas de um sistema, mas é possível calcular um comprimento de correlação macroscópica aplicando campos externos no sistema que modificam as barreiras de energia entre os diferentes estados.

Graças ao supercomputador JANUS II, pesquisadores da Espanha e da Itália refinaram o cálculo do comprimento da correlação microscópica e reproduziram o protocolo experimental, permitindo-lhes calcular o comprimento macroscópico. O sucesso da simulação confirmou que os comprimentos microscópico e experimental (macroscópico) são iguais.

“Este estudo fornece uma base teórica para estudos nestes sistemas físicos, e os resultados obtidos permitem conectar diretamente os desenvolvimentos teóricos aos experimentais. Tomamos óculos de spin como referência, porque são mais limpos para estudar como um sistema de referência, "explica Juan Jesús Ruiz Lorenzo, um físico teórico da UEx e um dos autores deste estudo publicado na revista Cartas de revisão física .

Computador JANUS

O computador JANUS II é uma nova geração de supercomputadores localizado no Instituto de Biocomputação e Física de Sistemas Complexos. “Graças a este computador 'dedicado', podemos simular um segundo do experimento, dentro da faixa dos tempos experimentais, "diz Juan Jesús Ruíz Lorenzo. JANUS II é um supercomputador dedicado baseado em processadores FPGA reconfiguráveis.

Os pesquisadores reproduziram um experimento marcante nos supercomputadores Janus I e Janus II que mede o comprimento de coerência em vidros de spin. O valor do comprimento de coerência (correlação) estimado por meio da análise de funções de correlação microscópica é quantitativamente consistente com suas medições por meio de funções de resposta macroscópica