Física computacional de partículas

Nota: Esta sección contiene un extracto de «Álgebra computacional en física de partículas» de Stefan Weinzierl.

La física de partículas es un campo de aplicación importante para el álgebra computacional y explota las capacidades de los sistemas de álgebra computacional (CAS). Esto genera una valiosa retroalimentación para el desarrollo de los CAS. Al observar la historia de los sistemas de álgebra computacional , los primeros programas datan de la década de 1960. ^{[ 9 ]} Los primeros sistemas se basaban casi por completo en LISP ("LISt Programming language") . LISP es un lenguaje interpretado y, como su nombre indica, está diseñado para la manipulación de listas . Su importancia para los programas informáticos simbólicos en los primeros tiempos se ha comparado con la importancia de FORTRAN para los programas numéricos en el mismo período. ^{[ 9 ]} Ya en este primer período, el programa REDUCE tenía algunas características especiales para la aplicación a la física de altas energías. Una excepción a los programas basados ​​en LISP fue SCHOONSHIP , escrito en lenguaje ensamblador por Martinus JG Veltman y diseñado especialmente para aplicaciones en física de partículas. El uso del código ensamblador dio lugar a un programa increíblemente rápido (en comparación con los programas interpretados de la época) y permitió el cálculo de procesos de dispersión más complejos en física de altas energías. Se ha afirmado que la importancia del programa fue reconocida en 1998 con la concesión de la mitad del Premio Nobel a Veltman. ^{[ 9 ]} También merece ser mencionado explícitamente el programa MACSYMA , ya que impulsó un importante desarrollo en lo que respecta a algoritmos. En la década de 1980, se empezaron a escribir nuevos sistemas de álgebra computacional en C. Esto permitió una mejor explotación de los recursos de la computadora (en comparación con el lenguaje interpretado LISP) y, al mismo tiempo, permitió mantener la portabilidad (lo que no habría sido posible en lenguaje ensamblador). Este período también marcó la aparición del primer sistema comercial de álgebra computacional, entre los que Mathematica y Maple son los ejemplos más conocidos. Además, aparecieron algunos programas específicos; un ejemplo relevante para la física de partículas es el programa FORM de J. Vermaseren como sucesor (portátil) de SCHOONSHIP. Más recientemente, las cuestiones relativas a la mantenibilidad de grandes proyectos adquirieron cada vez más importancia, y el paradigma general de programación cambió de la programación procedimental al diseño orientado a objetos . En términos de lenguajes de programación, esto se reflejó en un cambio de C a C++.Tras este cambio de paradigma, se desarrolló la biblioteca GiNaC. La biblioteca GiNaC permite realizar cálculos simbólicos en C++.

La generación de código para álgebra computacional también puede utilizarse en este ámbito.

La teoría de campos reticulares fue creada por Kenneth Wilson en 1974. ^{[ 10 ]} Posteriormente se desarrollaron técnicas de simulación a partir de la mecánica estadística. ^{[ 11 ] [ 12 ]}

Desde principios de la década de 1980, los investigadores de LQCD han sido pioneros en el uso de computadoras masivamente paralelas en grandes aplicaciones científicas, utilizando prácticamente todos los sistemas informáticos disponibles, incluyendo mainframes tradicionales, grandes clústeres de PC y sistemas de alto rendimiento. Además, también se ha utilizado como referencia para la computación de alto rendimiento , comenzando con la supercomputadora IBM Blue Gene .

Finalmente se crearon redes QCD nacionales y regionales: LATFOR (Europa continental), UKQCD y USQCD. La ILDG (International Lattice Data Grid) es una iniciativa internacional que comprende redes del Reino Unido, Estados Unidos, Australia, Japón y Alemania, y se formó en 2002. ^{[ 13 ]}