IMPLEMENTASI KOMPUTASI PADA BIDANG FISIKA

      A.         Tinjauan Metode Komputasi

Komputer adalah alat serbaguna yang saat ini pemanfaatannya banyak dilakukan hampir disegala bidang. Pemakaian perangkat lunak komputer dalam bidang fisika diantaranya untuk membantu pemecahan masalah matematik, statistik, dan pemodelan. Perangkat lunak komputer yang umum dipakai untuk pemecahan model matematis adalah bahasa tingkat tinggi( high level language) diantaranya Pascal, Fortran, C dan C++, ADA,Visual Basic dan lain-lain. Untuk dapat memakai bahasa tingkat tinggi sang programmer dituntut kemampuan merancang program dengan logika yang tepat dan efisien.

 
“ALGORITMA TREE BERHIRARKI UNTUK KOMPUTASI PARTIKEL FISIKA.”

Simulasi partikel N-Bodi telah banyak digunakan untuk mempelajari berbagai sistem fisika seperti fisika plasma, fisika akselerator, sistem dinamika molekuler dan astrofisika yang menggunakaninteraksi antar partikel sebagai dasar komputasinya. Walaupun perkembangan teknologi komputermemungkinkan untuk mensimulasi banyak partikel yang berinteraksi secara elektrostatik ataupungravitasi, tantangan untuk mengembangkan algoritma dari komputasi tersebut masih terbuka. Telah dikembangkan metode tree berhirarki yang lebih baik daripada metode titik jala sehinggaorde komputasinya mencapai O (N log N). Pada makalah ini dibahas implementasi yang efisien darialgoritma tree berhirarki menggunakan teknik quick-sorting untuk penpartisi domain partikel padapembentukan tree dan penjejakan tree dengan metode Breath First Search dalam menghitung gaya pada partikel .

      B.        Implementasi Komputasi Partikel Fisika

           Komputasi partikel fisika merupakan basis dari simulasi komputer di bidang fisika plasma astrofisika,  akselerator dan sistem dinamik molekuler. Komputasi yang dimaksud adalah penyelesaian algoritmik dari lintasan banyak partikel oleh Pusat Penelitian dan Pengembangan Teknologi Maju – BATAN sistem fisika klasik dan dikenal sebagai masalah N-Body, di mana diberikan suatu domain yang memuat banyak partikel yang saling berinteraksi secara elektrostatik ataupun medan gravitasi. 
      Persamaan gerak dari lintasan banyak partikel sangat sederhana akan tetapi tidak mempunyai penyelesaian analitik yang efisien sehingga hanya efektif apabila dilakukan komputasi dengan komputer berkecepatan tinggi. Pada sistem dengan N-buah partikel yang diketahui masing-masing posisinya, massa dan kecepatan awalnya akan bekerja gaya elektrostatik atau gaya gravitasi sehingga tiap-tiap partikel akan bergerak pada lintasannya. Lintasan partikel-partikel dapat dimodelkan dengan persamaan diferensial (PD) yang dapat diselesaikan dengan mengintegrasikan untuk tiap selang waktu tertentu. Sehingga pada tiap selang waktu selama simulasi dapat dihitung posisi dan parameter-parameter partikel yang lain. Gaya pada tiap partikel f i akibat adanya n buah partikel disekelilingnya dihitung sebagai berikut:

Sumber refrensi: 
Jurnal LAPAN , Santosa, Selamat dan Salam, Aminus.2010.  Algoritma Tree Berhirarki untuk komputasi partikel fisika. 

GIBBON, P., A Hierarchical Tree Code for Quantum Molecular Dynamic Simulations, IBM Technical Report TR: 75.92.21 (1992)

LARS HERNQUIST, Hierarchical N-Body Methods, Computer Physics Communications 48 (1988) p. 107 – 115

BARNES, J. and HUT, P., A Hierarchical O(N log N) Force-Calculation Algorithm, Nature 324 (1987) p. 446 – 449

HANSEN, J.P., Computer Simulation of Basic Plasma Phenomena, Scottich Summer School Proceeding (1989) p. 433 – 496

BARNES, J. and LARS HERNQUIST, Computer Models of Colliding Galaxies, Physics Today (1993), p. 54 - 61

TikaNesia - Jasa Pembuatan Website