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Astrophysik

nein

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Bei diesem Bericht handelt es sich um eine gekürzte Fassung des Originalinhalts der Projektbetreibers. Dort wird ebenfalls die dahinterstehende Physik ausführlich erklärt.  ©Theoretische Astrophysik - Universität Tübingen


Vorwort

Das Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg und die Theoretische Astrophysik der Universität Tübingen starten ein Pilotprojekt, in dem sie die Rechenleistung privater PCs für die Forschung nutzbar machen wollen. Beim Internet-Surfen wird zunächst die Seite des XPulsar-Projektes  angewählt und dort ein Programm, ein Java-Applet gestartet. Dieses führt dann auf dem Rechner des Surfers eine wissenschaftliche Simulation durch, und nutzt somit die brachliegende Rechenleistung, die beim Internet-Surfen nicht benötigt wird. Konkret geht es in dem Projekt um die Ausbreitung von Photonen in Röntgenpulsaren.

Was sind Röntgenpulsare?

Bei der Beobachtung der kosmischen Röntgenstrahlung stieß man Anfang der 70er Jahre auf pulsierende Röntgenquellen, also auf Quellen kosmischer Röntgenstrahlung, deren Helligkeit periodisch schwankt.

Röntgenpulsare sind intensive Röntgenquellen, die in regelmäßigen Pulsen Röntgenstrahlung bis zum hunderttausendfachen der Strahlungsleistung unserer Sonne aussenden. Sie sind Gegenstand intensiver astrophysikalischer Forschungen. Der Röntgenpulsar selbst ist ein stark magnetisierter, rasch rotierender Neutronenstern , der zusammen mit einem normalen Stern ein enges Doppelsternsystem bildet. Durch seinen kleinen Radius von nur etwa 10 km und seine im Vergleich dazu große Masse von ungefähr einer Sonnenmasse ist ein Neutronenstern ein äußerst kompaktes Objekt mit einer Dichte von 500 Millionen Tonnen pro Kubikzentimeter, also dem Mehrfachen der Dichte von Atomkernen.

Aufgrund seiner starken Gravitationswirkung wird Masse aus dem normalen Begleitstern herausgezogen, die auf den Neutronenstern zuströmt und um ihn herum eine dünne Scheibe bildet: die sogenannte Akkretionsscheibe, von deren innerem Rand die Materie dann endgültig auf die Neutronensternoberfläche stürzt. Die ionisierte Materie, die aus der Scheibe in das Magnetfeld des Neutronensterns eintritt, wird von diesem Feld zu den Magnetpolen hin gebündelt. Dort treffen dann bei Magnetfeldstärken, die eine Billion Mal größer sind als das Magnetfeld an der Erdoberfläche, auf eine Fläche von nur wenigen Quadratkilometern 100 Milliarden Tonnen Materie pro Sekunde auf mit einer Geschwindigkeit von ca. 160.000 km/s, also mit mehr als halber Lichtgeschwindigkeit. Dabei wird die Oberfläche durch die bei der Abbremsung freigesetzte kinetische Energie auf Temperaturen von ca. 100 Millionen Grad aufgeheizt, was zur Emission der Röntgenstrahlung führt. Diese "kosmische Röntgenröhre" ist so intensiv, dass man damit einen Menschen noch in einer Entfernung von einer Billion Kilometern in Sekundenbruchteilen durchleuchten könnte. Ein winziger Ausschnitt von 1/1000mm x 1/1000mm aus der aufgeheizten Fläche strahlt eine Leistung ab, die genügen würde, den Primärenergiebedarf der Bundesrepublik zu decken. Da die Achse durch die magnetischen Pole im allgemeinen nicht mit der Rotationsachse zusammenfällt, sehen wir - wie bei einem Leuchtturm - die Röntgenstrahlung mit der Rotationsperiode gepulst. Die Strahlung muss durch den einfallenden Plasmastrom hindurch entweichen, bevor sie zum Beobachter gelangt. Die genaue Berechnung der Photonenausbreitung in diesem heißen, relativistisch schnell strömenden, stark magnetisierten Plasma ist ein außerordentlich schwieriges Problem.

Das Projekt

Die Tübinger Astrophysiker entwickelten eine Monte-Carlo-Simulation der Ausbreitung der Röntgenphotonen. Sie verläuft folgendermaßen: Ein Röntgenphoton wird am heißen Fleck auf dem Neutronenstern erzeugt, indem Ort, Richtung und Frequenz mittels Zufallszahlen bestimmt werden. Das Photon wird solange von Streuung zu Streuung verfolgt, bis es den Plasmastrom verlässt und aus dem Pulsarsystem entweicht. Die Anzahl der entweichenden Photonen wird als Funktion von Richtung und Energie tabelliert. Daraus lässt sich dann die Form des Röntgenpulses berechnen. Allerdings setzt dies voraus, dass für jedes Modell etwa eine Milliarde Photonen verfolgt werden. Um Röntgenpulsare wirklich zu verstehen, müssen viele verschiedene Modelle berechnet werden.

Hier setzt nun die Idee dieses Projekts an: ein handelsüblicher PC kann in einer Stunde die Ausbreitung von etwa zehntausend Photonen berechnen. Beim Surfen im Internet wird so wenig Rechenleistung benötigt, dass das Monte-Carlo-Programm ohne Beeinträchtigung nebenher laufen kann.

Die einzelnen Elemente des Applets

In der unteren Zeile läuft ein Newsticker mit den neusten Meldungen aus Wissenschaft und Forschung mit. Klickt man auf eine der Meldungen, so erscheint sie im Browser-Fenster.

Weitere aktive Elemente sind das TAT-Logo (mit dem man die Homepage des Instituts erreicht) und die Kontrollen in der rechten unteren Ecke, mit denen vor- und zurückgeblättert und die Präsentation der einzelnen Bilder sowie der Newsticker ein- und ausgeschaltet werden können.

Die einzelnen Bilder des Applets zeigen folgende Informationen an:

 
Auf dem ersten befinden sich die Paketstatus-Anzeige sowie die Zahl der selbst, von der eigenen Gruppe und insgesamt gerechneten Photonen. Wenn der Balken den rechten Rand des Kastens erreicht, werden die berechneten Photonen abgeschickt. Dies geschieht alle 60 Sekunden.

Die Zahl der selbst berechneten Photonen wird ständig aktualisiert, die von der Gruppe und insgesamt berechneten beim Abschicken des Paketes.

Das zweite Bild gibt Auskunft über die Zahl der pro Sekunde gerechneten Photonen sowie den Vergleich der eigenen Geschwindigkeit mit der durchschnittlichen der Gruppe und insgesamt.

Hierbei entspricht der linke Rand des Balkens einem Drittel der entsprechenden Geschwindigkeit, der rechte dem Dreifachen.

Diese Animation soll die Berechnungen etwas veranschaulichen: Der strahlende Neutronenstern befinde sich im Mittelpunkt der dargestellten Kugel. Jedesmal wenn ein von dort kommendes Photon auf eines ihrer Flächenelemente trifft, so leuchtet letzteres kurz auf, und zwar je nach der Energie des Lichtteilchens in rot (wenig Energie) oder blau (hohe Energie).
Die letzte Seite enthält schließlich die Namen der Personen, die das XPulsar@home-Projekt realisiert haben.

Siehe auch: AstroPulse


Letzte Forumbeiträge
xx Find-A-Drug - Projekt wird 16. Dez. beendet.
November 03, 2005, 08:45:14 von Pascal
Find-a-Drug to close

The Find-a-Drug project has now processed more queries than the original 250 we envisaged. We have also targetted most of the recognised protein targets for the major project areas. Where we have been able to obtain experimental data to confirm biological activity, the predictions have exceeded our expectations. Our experience suggests that it will be difficult to find collaborators who will be interested in the results of targetting proteins whose biological function is unknown or of little therapeutic interest.

We have concluded that there are insufficient worthwhile protein queries to continue the project into 2006 and have decided to close the project on 16 December 2005. We will continue to make some new queries available over the coming weeks but will not accept results after the close of the project.

We are obviously very grateful for the contributions of members and will continue to work with our collaborators.
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lamp Muon1 Projekt
März 26, 2005, 02:41:36 von Independence
Hi All,

ich teste gerade das Muon Projekt .

Die Installation ist einfach: Die RAR oder ZIP Datei entpacken und dann das Programm starten.

Als nächstes kommt die Userabfrage beim ersten Start: Da gebt ihr folgendes ein: [MWST]Euren Usernamen
So kann Stephen euch zu unser Team hinzufügen.

Mit der manualsend.bat werden fertig berechnete Aufgaben, zu den verschiedenen FTP Servern versendet.

Die manualsend.bat bitte nur nutzen, wenn der automatische Upload nicht funktioniert! Der automatische Upload
wird bei ca. 100kb Resultdatei ausgelöst.  Smiley

Ich unterstütze das Projekt sogar mit ein FTP Server, welcher zum Upload von fertig berechneten Aufgaben dient, welchen dann Stephen von mir per Script holt.

Ziel:

- - - [Science Aims] - - -
The experiment is called the Neutrino Factory, scheduled for construction some time from 2015.  Its primary aim is to fire beams of neutrinos (fundamental particles) through the Earth's interior to detector stations on different continents.  They're doing this to measure whether they change type en route (there are 3 types of neutrino) and data from this in turn will allow them to determine the neutrino's mass more accurately.

The reason they want to do this is that the neutrino is just about the most common particle in the universe (billions pass through your body every second) and its mass will influence such things as the evolution of the universe and the exact way matter was first formed in the 'big bang'.  In fact, neutrinos make up one quarter of the types of matter particles specified in the current 'standard model' of physics.  In order to progress to more advanced theories of physics, it is often crucial to know the properties of particles to high precision in order to distinguish between the slightly different predictions of alternative theories.

Actually the entire Neutrino Factory complex (estimated to cost at least $1.9bn) will have several scientific aims.  The neutrinos are used for fundamental physics experiments, but the proton beam that is produced at the start (this hits the target rod at the beginning of the simulation you download) is also going to be used in experiments such as neutralising radioactive waste by transmuting the radioactive elements into stable ones, and providing a high intensity source of neutrons for 3D atomic microscopy.  The muon beam that will be coming from the end of the section we are optimising can also be used as the basis for a 'muon collider', a machine that could produce the highest-energy collisions between fundamental particles ever made artificially.

You are simulating the part of the process where the proton beam hits the target rod and causes pions to be emitted, which decay into muons.  These would then proceed to a storage ring and decay into electrons and the neutrinos that are used for experiments.  This is a fairly critical part of the apparatus, which catches the pions and confines some of them into a beam while they decay.  The efficiency of this dictates that of the entire machine because it is built of a lot of acceleration stages 'in series' with each other.  Whether the project eventually gets funded to be built depends on what levels of performance can be achieved with the designs generated during the present R&D.  However, users of this program have already doubled the estimated efficiency of one stage and more are to be optimised in the future.

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xx Updaten des BOINC Clients
Oktober 25, 2004, 05:17:22 von SnakeKaplan
Sers

also ich nutze BOINC für Seti@home und ClimatePrediction. Nun dauert die Berechnung einer Wu bei CP verdammt lange. In der Zeit hat Seti schon auf eine andere vers umgestellt und ich kann an diesem Projekt nicht mehr teilnehmen. Nun würd ich gern meinen Client upgraden ohne die schon halb berechnete WU für CP zu verlieren. Wie geht das genau???

Und nen anderes prob hab ich noch: Bei Seti@home zieht mein Client jedesmal gleich 50 WUs runter, die ich unmöglich alle innerhalb der deadline abarbeiten kann. Auf der Accountpage von Seti@home Boinc vers konnte man früher mal einstellen, für wieviele Stunden genug Rechenvorrat den Speicher füllen soll. Dieses Feld gibts jetzt aber nicht mehr...... Traurig Unentschlossen Augen rollen
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xx GIMPS: Neue Mersenne-Primzahl (wahrscheinlich) gefunden !
Mai 21, 2004, 06:59:45 von Thomapyrien
Hallo zusammen,

hier eine Meldung von Heise online:

Neue Mersenne-Primzahl

Internette Grüße
Thomapyrien
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exclamation Find a Drug hat nun Aids noch im Programm!
Juli 02, 2003, 09:30:47 von Independence
FAD hat nun noch den Kampf gegen Aids aufgenommen! Seit gestern kann man sich die WU's ziehen, wenn man sie im Client eingestellt hat! Lächelnd

Tolles Projekt mit großen Angebot und man kann selbst auswählen für was man crunchen tut! Einziger Nachteil sind die heftigen Crunchzeiten, es komt aber auf die WU's an!

HIV bei FAD
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 Quelle: Theoretische Astrophysik - Universität Tübingen

Zuletzt geändert: 23. February 2010

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