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50 ans de simulation numérique




Jacqueline DOUSSON


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Sous-programme écrit à la main par Fermi ; à cette époque, le fortran n’existait pas et la programmation était faite en langage machine

2005 a été désigné par l’UNESCO comme Année internationale de la physique, c’est en effet le centenaire des découvertes d’Albert Einstein qui allaient bouleverser la physique moderne. C’est aussi un autre anniversaire, puisque il y a 50 ans, pour la première fois, des physiciens ont utilisé l’informatique pour simuler des phénomènes qu’ils ne pouvaient observer. En mai 1955, paraissait un rapport interne du Los Alamos National Laboratory, Studies of Nonlinear Problems, signé, entre autres, d’un certain Enrico Fermi. Cette publication, publiée à titre posthume, puisque Fermi était décédé quelques mois auparavant, est consacrée à la première expérience de simulation numérique. En effet l’ordinateur Maniac (acronyme de Mathematical And Numerical Integrator And Computer), construit en 1952 par N. Metropolis sous la direction de J. von Neumann avait auparavant servi aux physiciens américains de Los Alamos pour effectuer les calculs nécessaires à la mise au point de la bombe à hydrogène, en pleine période de guerre froide, mais ce n’était pas de la simulation, seulement du calcul. Fermi eut le premier l’idée de tirer parti des capacités exceptionnelles de cette machine, la plus puissante au monde (10 000 opérations/seconde !!) pour reproduire une réalité physique. Il a décidé d’étudier au niveau atomique comment un cristal évolue vers un équilibre thermique ; à ce niveau atomique, aucune expérience ne permet de visualiser les atomes directement. Fermi décide donc de travailler avec un cristal virtuel de 64 particules, les forces d’interaction entre les particules représentant les liaisons chimiques. Évidemment, c’est une représentation très simplifiée de la réalité, mais cette première simulation fut d’autant plus remarquable qu’elle donna des résultats tout à fait inattendus, qui ne furent compris et expliqués que par la suite !

Source :

  • article de La Recherche, mai 2005 : la dernière expérience de Enrico Fermi, T. Dauxois et M. Peyrard.


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