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SimLab Elementarteilchen und Astroteilchen Physik

In der Teilchenphysik sind Rechnungen in verteilten Infrastrukturen, gleichwohl auch Simulationen auf Supercomputern mit hohem Datendurchsatz heute alltäglich und unumgänglich.
SimLab Astro und Elementar- Teilchen

Moderne wissenschaftliche Probleme in der Elementar- und Astro- (EA) Teilchenphysik sind heutzutage ohne die Entwicklung von Software für computergestützte Simulationen unter Verwendung von leistungsfähigen Rechensystemen nur ansatzweise lösbar. Aber triviale Nutzung von Rechenressourcen ist zunehmend irrelevant, da die steigende Komplexität von Problemen zu Aufgaben führt, die auf einzelnen Rechnern CPU-Jahre für Simulationen und Analyse benötigen. Simulation Lab EA Teilchen ist ausgerichtet, um Forschergruppen aus internationalen und nationalen Einrichtungen zu unterstützen, bei der Entwicklung und dem Einsatz von Simulationsverfahren für Lösung komplexer, theoretischer und experimenteller Problemen der Teilchenphysik mittels der weltbesten Supercomputerressourcen (z.B. PRACE, EGI).

Ziele und Kompetenzen

Wissenschaftlergruppen mit dem Konzept „S.P.O.R.A.D.I.C. Service für Simulationen“ (Standardisieren, Parallelisieren, Optimieren, Realisieren, Adaptieren, Data, Intensive Computing) zu unterstützen

  • Modernisierung alter Simulation Codes - Standardisieren
  • Implementierung zeitgemäßer paralleler numerischer Algorithmen - Parallelisieren
  • Performance-Analyse und Optimierung für Einsatz auf Multicore-Architekturen - Optimieren
  • Anwenderunterstützung bei der Nutzung von Simulation Codes als Software - Realisieren
  • Portierung auf modernste HPC und verteilte Rechensysteme - Adaptieren
  • Data Intensive Computing
    • Verwaltung von simulierten und experimentellen Ergebnissen
    • Visualisierung von Ergebnissen, Statistische Analyse

Kooperationen

Air shower

SimLab EA Teilchen steht in enge kooperation mit Foschungsgemeinschaft des KIT-Zentrum Elementarteilchen- und Astroteilchenphysik (KCETA), wo mit Institute für Experimentelle Kernphysik beim Einsatz von Hochleistungs-Rechenressourcen (HPC) in Bereichen Kosmische Strahlung gearbeitet wird.

Mit University of Westminster, Partner in EDGI Projekt, werden für Codes parallel Runner für BOINC betriebene Recheninfrastrukturen entwickelt. Bei den Projekt wirken auch Schüler aus Bismark-Gymnasium mit und lernen wie ein Volunteer Computing infrastruktur funktioniert in Kooperation mit Simulierte Welten

m31 Galaxy

In zusammenarbeit mit Forschungsinstitute für Teilchen und Nuklear Physik des Ungarischen Akademie für Wissenschaften und N. Kopernikus Astronomische Zentrum des Polnischen Akademie für Wissenschaften, werden analysesoftware weiterentwickelt für suche der Grawitationswellen in VIRGO collaboration

Evolutionsscenarien für kompakte astrophysikalische objekten werden geforscht in cooperation mit Universität Wroclaw in Polen, Yerevan State University in Armenia, Joint Institute for Nuclear Research in Dubna, Russland

 

 

nature 487 p309 doi10.1038/487309a

In Kooperation mit der GSI Darmstadt und der Universität Wroclaw wurden parallele Simulationen und Parameterstudien für atomare Cluster (Cluster von Atomkernen oder Elementarteilchen) in Medien mit höchsten Dichten und endliche Temperaturen durchgeführt. Dieses wird in der phänomenologischen Beschreibung von Schwerionenkollisionen und schwach energetische nukleare Prozessen benötigt, z.B. zu finden beim Supernovae Explosionen.

SN 1006 - Credit: INASA, ESA, Zolt Levay (STScI)

Beim Zusammenarbeit mit Universität Potsdam/DESY Zeuthen werden Magnetfelder in Universum als potenzielle Teilchenbeschleuniger simuliert, z.B. an der Front von Druckwellen beim supernovae explosionen. SimLab EA Teilchen unterstützt die Forschergruppe beim optimieren von simulations codes um effektive nutzung von hoch parallele infrastrukturen zu ermöglichen

In bereich Struktur der Materie bei hohe Dichte (Hochenergiephysik) wird in zusammenarbeit mit Fakultät für Theoretische Physik, Universität Frankfurt codes entwickelt für simulationen in Quatum Kinematiks

 

 

S.P.O.R.A.D.I.C. geänderte Simulation codes

  • CORSIKA code für simulationen von Kosmische strahlung: parallelisiert, optimimiert, auf HPC und verteilte Rechner von SCC und EDGI adaptiert
  • Code für Lösung Einsteinsche-Gleichungen in Approximation für sphärische Symmetrie (eigenentwicklung): standardisiert, optimiert, adaptiert
  • Analysesoftware von daten aus VIRGO collaboration: paralelisiert, adaptiert auf HPC systeme
  • Particle-in-Cell Simulationscode THiSMPI (Two-and-a-Half-Dimensional Stanford with Message Passing Interface): performance Analyse, skalierbarkeitstests
  • Tröpfchenmodell – erweiterte Weizsäcker Formel bei endlichen Temperaturen : parallelisiert, optimimiert, adaptieren auf HPC systeme
  • KB3D code für Simulationen von Quantum Kinematische Prozesse/Ereignisse: standardisiert,optimiert
Team
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Gastwissenschaftler

Prof. Dr. Andrzej Królak, Institute für Mathematics der Polnischen Akademie der Wissenschaften

PD. Dr. Michal Bejger, Nicolaus Copernicus Astronomische Zentrum der Polnischen Akademie der Wissenschaften

Praktikanten

Shubham Dhiman

Jatin Arora

Kartik Lal

Ehemalige Mitarbeiter

Praktikanten 

Gurpratap Singh Thiara 2009

Himani Singla 2010

Shenan Karla 2010

Sushant Sharma 2011

Arashdeep Kaur 2013

Manu Takkar 2013

Sanchit Matta 2013

Sahil Kwatra 2013

Vishesh Jindal 2014

Pranav Bisht 2014