Serviços de computação avançada da FCT permitem desafiar leis clássicas da física estatística

Os investigadores Luís Oliveira e Silva, Thales Silva e Pablo Bilbao (estudante de doutoramento) do Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, uma unidade de investigação do Instituto Superior Técnico, descobriram propriedades até então desconhecidas em plasmas, que viajam quase à velocidade da luz quando expostos a campos magnéticos ultra-intensos. A descoberta, publicada na revista científica Science Advances, poderá ajudar a explicar a origem das emissões de rádio observadas nas estrelas de neutrões.

Para esta descoberta, que desafia as leis clássicas da física estatística, os investigadores recorreram aos serviços de computação avançada disponibilizados à comunidade científica pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT), através da sua unidade de serviços digitais, a FCCN.

A capacidade de realizar simulações numéricas exigentes e de tratar grandes volumes de dados com elevado desempenho, tarefas atualmente possibilitadas através do Supercomputador Deucalion, revelaram-se essenciais para o sucesso desta investigação.  A equipa de investigação sublinha a importância determinante desses recursos, para o alcance dos resultados.

“A descoberta reportada explora o comportamento não linear do plasma, e só é possível demonstrar inequivocamente a previsão teórica com simulações numéricas de larga escala”, explica Luís Oliveira e Silva, coordenador do projeto. “Sem estas simulações, a descoberta não poderia ser confirmada.Neste nosso trabalho, as simulações são autênticas experiências numéricas e, sem os recursos de Computação Avançada da FCT, estas experiências numéricas não poderiam ser realizadas”, acrescenta.

Pablo Bilbao, investigador da equipa, também destaca as limitações que enfrentariam sem acesso à computação avançada: “Sem os recursos de computação avançada da FCT, só teríamos conseguido estudar o início do processo, onde a teoria ainda consegue prever o que acontece. Mas foi graças às simulações de larga escala que conseguimos ir muito além — e foi nesse percurso que o novo fenómeno acabou por surgir. Sem esse acesso, esta descoberta simplesmente não teria sido possível.”

Para além dos recursos computacionais em si, a equipa realça ainda a colaboração eficaz com os serviços técnicos da FCCN: “Manifestamos o nosso profundo agradecimento à equipa da FCCN, em particular aos Serviços de Computação Avançada e ao Deucalion, pelos recursos que colocaram à nossa disposição e pelo apoio prestado, tanto a nível técnico como administrativo, ao longo do projeto. Este apoio foi fundamental para maximizarmos a utilização dos recursos disponibilizados”, afirma Thales Silva.

Luís Oliveira e Silva reforça ainda a importância da computação avançada para a competitividade da investigação nacional: “No nosso trabalho, as simulações numéricas são centrais, constituindo-se como o instrumento científico para testar as nossas ideias e teorias. Sem os recursos de computação avançada da FCT não teríamos possibilidade de realizar trabalho competitivo internacionalmente. E com suporte técnico apropriado e mais próximo, o trabalho é significativamente acelerado. Permite-nos estar na frente de onda da investigação em plasmas astrofísicos, competindo com os melhores grupos do mundo desta área.”

O Deucalion faz parte da rede de supercomputadores europeus da empresa comum EuroHPC, acessíveis às comunidades de investigação e inovação. Trata-se de um projeto conjunto da FCT, desenvolvido através da FCCN e da parceria europeia EuroHPC, financiado pelo Investimento RE-C05-i08 “Ciência Mais Digital” do Plano de Recuperação e Resiliência (PRR) sendo este supercomputador capaz de atingir uma performance de alto desempenho Linpack (HPL) de 3,9 petaflops.

Nota da imagem: Nestes cenários os eletrões ficam organizados num anel, no que os físicos chamam de espaço dos momentos—uma forma de visualizar quais as velocidades das partículas, em vez da sua posição. O anel indica que todos os eletrões partilham quase a mesma energia, uma condição especial que ocorre em plasmas magnetizados e que pode desencadear a instabilidade que dá origem a rajadas de ondas de rádio coerentes. Crédito: Pablo Bilbao, GoLP/IPFN/IST