Bei der Kollision von Blei-Ionen entstehen im ALICE-Detektor des Large Hadron Colliders unzählige Teilchen, deren Spuren mit Höchstleistungsrechnern rekonstruiert werden. (vgl. S. 23, Bild: ALICE)
Physik Journal 1 / 2011
Grußwort
Inhaltsverzeichnis
Aktuell
Leserbriefe
• 1/2011 • Seite 14
Nachhaltige Transmutation?
Zu: „Transmutation von radioaktivem Abfall“ von Alex C. Mueller und Hamid Aït Abderrahim, November 2011, S. 33 Mit Antwort von Alex C. Müller
• 1/2011 • Seite 15
Rolle der Gravitationskonstanten
Vom Urknall zum Durchknall“, Rezension von Claus Kiefer, November 2010, S. 51 Mit Antwort von Claus Kiefer
Im Brennpunkt
• 1/2011 • Seite 18War die Milchstraße ''kürzlich'' eine aktive Galaxie?
Der Fermi-Satellit entdeckt große Blasen energiereicher Gammastrahlung um die Zentralregion der Galaxis.
Überblick
• 1/2011 • Seite 23Grafikkarten für die Datenflut
Wie Höchstleistungscomputer mit handelsüblichen PC-Grafikkarten noch schneller rechnen
In vielen Bereichen der modernen Physik wächst der Bedarf an Computerleistung stetig. Oft sind mehr als eine Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde nötig, um die Datenmassen zu erfassen und auszuwerten oder komplexe physikalische Prozesse zu simulieren. Höchstleistungscomputer verschlingen immer größere Summen und verursachen immense Betriebskosten, schon allein durch ihren Energiebedarf. Doch handelsübliche Grafikkarten, wie sie sich in PCs finden, bieten hier besonders interessante Alternativen.
Welche Bedeutung Höchstleistungscomputer für die Forschung haben, macht die Hoch-energiephysik besonders deutlich. Dort gilt es, zunehmend komplexere Detektorsysteme mit immer mehr Sensoren immer schneller auszulesen. Sowohl die Rate der aufgezeichneten Ereignisse als auch die Anzahl der zu messenden Teilchen pro Ereignis steigen. Beim Large Electron-Positron Collider (LEP), dem Vorgänger des Large Hadron Colliders (LHC) am CERN fanden in der Regel noch weniger als hundert Ereignisse pro Sekunde statt, und jedes Ereignis umfasste rund 100 Kilobyte an Daten. Die Daten ließen sich im Wesentlichen nach der Aufzeichnung auswerten. Mit jeder neuen Generation von Detektoren ist die Anforderung an die Computer-Infrastruktur um mehr als eine Größenordnung gestiegen. ...
• 1/2011 • Seite 31Verwickelter Zellkern
Zum Auslesen unserer Erbsubstanz muss diese zunächst entpackt werden.
Die Träger unserer Erbsubstanz sind extrem lange Moleküle, die Desoxyribonukleinsäuren (DNS). Das Packen und Entpacken dieser Moleküle erfordert ausgeklügelte physikalische Mechanismen, die erst seit jüngster Zeit experimentell und theoretisch zugänglich sind.
Würde man die DNS aller Zellen eines menschlichen Körpers aneinanderheften, ergäbe dies ein Polymer von so gewaltiger Länge, dass es zirka hundert Mal von der Erde zur Sonne und zurück reicht. Selbst pro Zelle beträgt die Länge aller 46 DNS-Moleküle zusammengenommen beeindruckende zwei Meter. Die gesamte DNS muss jedoch in den nur wenige Mikrometer großen Zellkern passen. Um sie so dicht zu packen, muss es einen sehr effizienten Mechanismus geben. Ausgerechnet die hohe elektrische Ladung der DNS gibt Hinweise auf einen solchen Mechanismus, denn multivalente Gegenionen können eine Anziehung der Moleküle mit sich selbst erzeugen. Dieses Prinzip ist nachgewiesener Maßen in Samenzellen und Viren realisiert, wo das genetische Material so kompakt wie möglich transportiert werden muss. Für den Zellkern geht es jedoch nicht nur ums Packen, sondern auch darum, welche Gene einer DNS auslesbar sind und welche nicht. Gene enthalten Baupläne für Proteine. Da die Zusammenstellung der Proteine den Zelltyp festlegt – von der noch nicht differenzierten Stammzelle bis zur hoch spezialisierten Nervenzelle – und da alle Zellen die gleiche genetische Information in sich tragen, kommt dem Packen und Entpacken der DNS entscheidende Bedeutung zu. ...
Physik im Alltag
Menschen
• 1/2011 • Seite 43
''Diese Art der Wissensvermittlung ist einfach schön''
Interview mit Angela Halfar
DPG
Bücher/Software
Tagungen
• 1/2011 • Seite 62
Fast Methods for Long-Range Interactions in Complex Systems
WE-Heraeus-Sommerschule
• 1/2011 • Seite 63
Analytische und numerische Methoden korrelierter Elektronen
465. WE-Heraeus-Seminar
