Na czele zespołu badawczego stanął Wolfhard Janke, który wraz ze współpracownikami przeprowadził symulacje komputerowe. Ich efekty zostały zaprezentowane na łamach Physical Review X. Dzięki osiągniętym postępom możliwe powinno być wydajniejsze badanie zróżnicowanych układów, obejmujących zarówno gazy, jak i ciała stałe.
Metodą Monte Carlo można generować losowe stany układu. Na ich podstawie możliwe jest z kolei określanie jego pożądanych właściwości. Dzięki symulacjom opartym na metodzie Monte Carlo naukowcy zyskują wgląd w fizykę przemiany fazowej, czyli przechodzeniu jednej fazy termodynamicznej w drugą. Dzięki zaprojektowanemu przez niemieckich naukowców algorytmowi przeprowadzenie takich symulacji jest możliwe na przestrzeni zaledwie kilku dni. Być może wydaje się to długo, lecz do tej pory mówiło się raczej o okresach liczonych w latach. Pokazuje to, że postęp jest gigantyczny i powinien przynieść praktyczne korzyści.
Gdy makroskopowe właściwości układu nie zmieniają się wraz z upływem czasu, to możemy mówić o stanie równowagi. Chodzi o czynniki takie jak ciśnienie czy temperatura. Kiedy jednak pojawia się brak równowagi, to układ powinien dążyć do nowego stanu równowagi.
W przypadku układów o krótkim zasięgu, ich części oddziałują tylko ze swoimi sąsiadami o krótkim zasięgu. W takich okolicznościach liczba operacji potrzebnych do obliczenia ewolucji całego układu rośnie liniowo wraz z liczbą tworzących go komponentów. Kiedy mówimy natomiast o układach oddziałujących na duże odległości, to wszelkie interakcje muszą być uwzględnione dla każdego elementu składowego. Gdy układ staje się większy, czas działania zaczyna rosnąć wykładniczo.
Symulacje komputerowe to obecnie jedna z podstaw badań prowadzonych w zakresie fizyki, matematyki czy astronomii
Dzięki dokonanym postępom naukowcy byli w stanie zmniejszyć tę złożoność algorytmiczną. W odniesieniu do rozległych układów takie podejście wiąże się z zauważalnym skróceniem czasu obliczeń i pozwala na znacznie bardziej kompleksowe badania. Jednym z przykładów zastosowania takiej metody mogłyby być spontaniczne procesy porządkowania w początkowo nieuporządkowanym układzie. Chodzi o taki, w którym najpierw doszło do nagłego spadku temperatury, po którym uporządkowane domeny rosną z upływem czasu i dzieje się tak do momentu osiągnięcia uporządkowanego stanu równowagi.
Czytaj też: Przypadkiem stworzyli nowy materiał. Zadziwiają nie tylko jego właściwości
Ten enigmatyczny opis można nieco uprościć. Wystarczy przypomnieć sobie branie prysznica, któremu towarzyszy osadzanie się kropelek na pobliskim oknie. Gdy para jest gorąca, to to takowe nie powstają, ale wraz z spadkiem jej temperatury (na skutek kontaktu z chłodniejszą szybą) krople zaczynają się tworzyć i powiększać swoje rozmiary. Dzięki postępom z zakresu symulacji komputerowych możliwe jest prowadzenie badań, które z wykorzystaniem klasycznych metod obliczeniowych zajęłyby dziesiątki, setki, a nawet tysiące lat. Z tego względu dokonywane postępy są na wagę złota.
