La fisica computazionale è lo studio dei principi fisici alla base della scienza e della tecnologia, come effettuato dalle tecniche e dai metodi computazionali disponibili nell'informatica e in altri campi correlati. È una branca della scienza computazionale che si occupa dello studio e delle simulazioni di sistemi fisici utilizzando algoritmi informatici e metodi numerici.
Questo studio prevede principalmente l'utilizzo di simulazioni al computer per ottenere informazioni dettagliate sui sistemi fisici. Questo processo può essere utilizzato per misurare e prevedere il comportamento di particelle, atomi, molecole, particelle subatomiche e altri oggetti. Le simulazioni possono aiutare ad analizzare e visualizzare le risposte del sistema, nonché le sue prestazioni in termini di leggi di conservazione dell'energia, della massa e della quantità di moto.
La fisica computazionale è diventata un'area di ricerca sempre più popolare, grazie alla sua capacità di esplorare e sfruttare un'ampia gamma di fenomeni fisici. Attraverso l'uso di strumenti computazionali, gli scienziati sono in grado di modellare sistemi fisici complessi in una frazione del tempo necessario per eseguire esperimenti reali. Ciò consente previsioni più accurate e un migliore processo decisionale in un periodo più breve e con meno risorse.
I fisici computazionali esplorano fenomeni provenienti da una varietà di campi, come l'astrofisica, la fisica atomica, la fisica della materia condensata, la fisica del plasma e la fisica nucleare. Per fare ciò, si affidano a simulazioni computerizzate e ad approcci analitici. Ad esempio, le simulazioni vengono utilizzate per studiare e tracciare la moltitudine di particelle subatomiche e per modellare le reazioni di insiemi di particelle più grandi. Le simulazioni al computer vengono utilizzate anche per studiare il comportamento della propagazione della luce e per fare previsioni sul comportamento della polvere interstellare.
I fisici computazionali utilizzano software e algoritmi avanzati per sviluppare e implementare le loro teorie e modelli. Ciò include l'uso di codici informatici e metodi numerici che risolvono equazioni in forma differenziale e integrale. Questi calcoli vengono utilizzati per risolvere problemi difficili che coinvolgono il comportamento delle soluzioni di equazioni alle derivate parziali, che possono essere trovate in una varietà di sistemi fisici.
Di conseguenza, la fisica computazionale sta diventando una parte sempre più significativa dell’attuale campo di ricerca. Ciò è dovuto alla sua capacità di fornire informazioni dettagliate sugli esperimenti e fornire informazioni sulle proprietà dei sistemi a cui altrimenti non sarebbe possibile accedere.
