Cada partícula del universo obedece las reglas de la física. Por eso se considera que la física es la rama más fundamental de la ciencia. Si la física se considera la teoría, entonces todas las demás ramas de la ciencia son su aplicación. Si queremos comprender nuestro universo y, lo más importante, a nosotros mismos, debemos aprender física. El conocimiento de la física es muy práctico. Entonces, si queremos comprender la física desde lo más profundo, debemos descubrirla experimentando y analizando los datos registrados. Y ese es el momento en el que necesitamos utilizar algunos programas informáticos. Hay muchas herramientas de física de código abierto disponibles en Internet. Casi todos ellos son compatibles con Linux. Entonces, si estabas buscando las mejores herramientas de física para Linux, estás en el lugar correcto.
Las mejores herramientas de física para Linux
Existen diferentes tipos de aplicaciones del software de física de Linux en el estudio e investigación de la física teórica y aplicada. Por lo tanto, es muy difícil considerar que un solo software es el mejor. Aquí hemos incluido una colección de las 15 mejores herramientas de física para Linux.
Algunos de ellos son para analizar datos, otros para aplicaciones numéricas, algunos para simulación e incluso algunos te ayudarán a programar la solución de diferentes problemas relacionados con la física. Estamos seguros de que no importa cuál sea su requisito, le encantará esta colección curada de software de física de Linux.
1. RAÍZ
Lo desarrolla el mundialmente famoso centro de investigación CERN. Es una biblioteca de programación que funciona basándose en el método orientado a objetos. Se utiliza para resolver muchos problemas de física de altas energías. ROOT se desarrolló inicialmente para analizar datos de la física de partículas. Pero después del proceso de desarrollo gradual, ahora se utiliza para resolver algunos problemas astronómicos y minería de datos.
Características clave de ROOT
- Proporciona histogramas y gráficos para visualizar diferentes funciones.
- ROOT puede representar varias formas geométricas 2D y 3D para visualizar datos.
- Herramienta de análisis de regresión o ajuste de curvas y minimización de funciones.
- Sistema de cálculo de cuatro vectores para uso en física de altas energías.
- Opción de redes neuronales avanzadas para análisis de datos multivariados.
- Los usuarios pueden utilizar la función de computación distribuida para tener la oportunidad de realizar análisis de datos paralelos.
- Interfaz de programación Python y Ruby integrada de dos direcciones.
2. Espuma abierta
OpenFOAM es una herramienta de física muy popular para Linux. Es una biblioteca C++ y un motor de simulación. Las ecuaciones diferenciales parciales se pueden resolver sin problemas. Tiene numerosas clases C++ integradas para volúmenes finitos, elementos finitos y seguimiento de partículas lagrangianas. Utiliza el código de nivel superior que le brinda la representación directa de la ecuación que se está resolviendo.
Características clave de OpenFOAM
- Tiene programas de resolución incorporados como combustión, transferencia de calor, electromagnetismo, dinámica de sólidos, etc.
- Tiene la opción de personalizar programas preinstalados e incluso crear nuevos programas.
- La GUI integrada de C++ denominada FoamX se puede utilizar para gestionar archivos de casos.
- Soporte para diferentes tipos de modelado, incluido el modelado lagrangiano, el modelado termofísico, el modelado multifásico, etc.
- Esta herramienta puede generar mallas y convertirlas o manipularlas en consecuencia.
- OpenFOAM tiene un enorme conjunto de bibliotecas que podrá utilizar directamente desde el primer momento.
3. McStas
Es un software de simulación de trazado de rayos de neutrones para Linux. Esta herramienta de código abierto se utiliza en diferentes experimentos relacionados con la dispersión de neutrones. Esta herramienta admite lenguaje de alto nivel y es por eso que es muy fácil de usar. Tiene un compilador incorporado que traducirá sus instrucciones al lenguaje ANSI-C.
Características clave de McStas
- Funciona de forma rápida y fluida en cualquier tipo de dispositivo.
- McStas admite funciones de triple eje e instrumentos de tiempo de vuelo.
- Cuenta con una enorme biblioteca de componentes, que incluyen fuentes pulsadas y de estado estacionario, monocromadores/analizadores, guías, colimadores, etc., para la dispersión de neutrones.
- Genera histogramas fáciles de leer en diferentes formatos.
4. Pulpo
Octopus es una herramienta de física muy popular para Linux. Se utiliza especialmente para las simulaciones de la dinámica de iones de electrones. Los campos electromagnéticos utilizados para ello dependen totalmente del tiempo. Esta herramienta puede obtener muchas propiedades estáticas. También puede utilizar las unidades de procesamiento gráfico (GPU) de una computadora a través de OpenCL y CUDA.
Características clave del pulpo
- Funciona en modo 1D, 2D y 3D.
- Admite condiciones de contorno periódicas en 1, 2 o 3 direcciones.
- Octopus admite diferentes tipos de respuestas lineales y no lineales, incluidas, a través de la propagación en el tiempo, la formulación de Marc Casida, el formalismo de respuesta lineal de Sterheimer, etc.
- Esta herramienta funciona tanto en precisión simple como doble.
5. Elmer
Esta es una herramienta de simulación gratuita utilizada en el campo de la Física. Fue creado por una organización finlandesa. Elmer se utiliza para simular mecánica de fluidos, mecánica de estructuras sólidas, transporte de calor, etc. Cuenta con una GUI moderna que se puede programar según las necesidades de cada uno.
Características clave de Elmer
- Este paquete de software contiene una gran colección de soluciones para diferentes problemas relacionados con la física.
- Tiene una gran colección de métodos numéricos modernos.
- Dispone de esquemas de integración temporal para las ecuaciones de primer y segundo orden.
- Elmer presenta métodos de solución para problemas de valores propios.
- Esta herramienta proporciona solucionadores BEM sin aceleración multipolar.
6. Bolsa4
Geant4 originalmente significa GEometry ANd Tracking. Este software de física de Linux se utiliza para la simulación del paso de partículas a través de la materia. El CERN ayudó en el proceso de desarrollo de esta serie de software. Implementa programación orientada a objetos para resolver problemas de física. Además de la física teórica, esta herramienta se utiliza principalmente en la ciencia médica y espacial.
Características clave de Geant4
- Tiene la facilidad de manejar bien la geometría del objeto.
- La respuesta del detector se registra cuando las partículas lo atraviesan.
- Incluso se aproxima a cómo respondería un detector real en tales casos.
- Utiliza la potencia de la GPU de la computadora para la visualización de datos usando OpenGL.
- Geant4 cuenta con un potente generador de números aleatorios para diferentes propósitos.
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7.CP2K
Es una herramienta de física de estado sólido gratuita y de código abierto para Linux. Incluso es popular para la investigación en el campo de la química y la biología. Puede realizar simulaciones complejas de los diferentes estados de la materia. Esta herramienta puede ejecutar cálculos gaussianos o de onda plana pura. CP2K es un simulador ab-initio de dinámica molecular.
Características clave de CP2K
- El escalado lineal de sistemas moleculares utiliza un método ondulatorio llamado ALMO-SCF, que es un método muy conveniente.
- Tiene funciones XC híbridas y dobles híbridas integradas. Incluso puede cargar funciones XC adicionales a través de la biblioteca LibXC.
- Esta herramienta admite fuerzas y energías HF, MP2 y DFT para resolver problemas complejos.
8. paso
“Step” es un software de física interactivo basado en un simulador para Linux. Te ayudará a sentir la esencia de la física. Puedes crear una escena de muestra con diferentes objetos en este programa. Luego puedes simular los efectos de diferentes fuerzas, como la gravedad o la carga del resorte, sobre esos objetos. Incluso puedes realizar cambios en tiempo real mientras simulas los efectos.
Características clave del paso
- Soporte para simulaciones bidimensionales de fenómenos mecánicos.
- Diferentes tipos de generadores de fuerza, incluida la gravedad, la carga del resorte, las partículas y las fuerzas de Coulomb.
- Tiene una función avanzada de detección de colisiones integrada en el simulador.
- Step puede convertir automáticamente entre unidades y realizar cálculos de expresión.
- Admite la resolución de ecuaciones de hasta octavo orden, ya sea explícita o implícita.
- Esta herramienta puede visualizar resultados a través de un gráfico, medidor o trazador.
9. Pitia
Es una herramienta de física de código abierto para computadoras basadas en Linux. PYTHIA se utiliza para crear algunos eventos de alta energía con fines de investigación. Tiene una biblioteca incorporada de teorías y modelos para diversos aspectos de la física. Puede simular las consecuencias experimentales de modelos teóricos. También se puede utilizar para el desarrollo de estrategias de búsqueda e interpretación de datos experimentales.
Características clave de PITIA
- Puede simular diferentes fenómenos, incluida la fragmentación, las interacciones multipartitas, las distribuciones de Parton, etc.
- Aunque toma prestadas muchas fórmulas, se basa en gran medida en investigaciones originales.
- Esta herramienta también admite programas informáticos de terceros a través de interfaces integradas.
- Puede utilizar partículas elementales para mostrar las colisiones de alta energía entre ellas.
10. ASL: biblioteca de simulación avanzada
Esta herramienta de física de código abierto es una plataforma de simulación multifísica. También es capaz de calcular ecuaciones diferenciales, especialmente PDE complejas. Aunque el motor computacional de este software de física de Linux está escrito en OpenCL, los usuarios no necesitan tener conocimientos previos de OpenCL. Debido a que está muy bien oculto en algunas clases de C++, permite a cualquiera pasar directamente del diseño asistido por computadora a la simulación, lo que reduce los esfuerzos de preprocesamiento.
Características clave del ASL
- Se puede utilizar para analizar sensores virtuales, cirugía guiada por imágenes, diseños de exploración espacial, etc.
- ASL admite diferentes tipos de métodos numéricos, incluidos diferencias finitas, Lattice Boltzmann y límites sumergidos.
- Puede importar y exportar archivos en varios formatos y es compatible con diferentes programas informáticos populares.
- Tiene un enfoque de límites sumergidos y sin malla que admite la importación de archivos CAD directamente.
11. Jet rápido
FastJet es una herramienta de física de código abierto basada en C++ para Linux. Proporciona una amplia gama de herramientas para encontrar y analizar los chorros. Tiene diferentes tipos de algoritmos de chorro integrados. Aparte de eso, puede cargar algoritmos jet de terceros adicionales a través de su mecanismo de complemento. Proporciona herramientas adicionales para determinar las áreas de los chorros y controlar el nivel de ruido de los chorros.
Características clave de FastJet
- FastJet tiene algunos algoritmos de jet incorporados, incluido el “Algoritmo de Jet de Cambridge/Aachen”, el “Algoritmo de Jet kt longitudinalmente invariante” y mucho más.
- Tiene un administrador de complementos avanzado para instalar algoritmos de terceros.
- Tiene MassDropTagger, CASubJetTagger, etc., para fines de etiquetado.
- Soporte para estimación y resta de fondo usando JetMedianBackgroundEstimator y GridMedianBackgroundEstimator.
12. Rastreador
Esta es una herramienta de modelado y análisis de video construida con el lenguaje de programación Java. Aunque está diseñado para estudiantes universitarios de Física, es muy popular entre los profesionales. Funciona como un software de edición de vídeo, pero puede utilizarse eficazmente en el campo de la física. Porque en varios experimentos, es necesario analizar los archivos de vídeo para obtener el resultado deseado.
Características clave del rastreador
- Esta herramienta puede reducir el ruido en un video y agregar efectos especiales o mejoras.
- Los usuarios pueden analizar los colores rojo, verde y azul del espectro y obtener perfiles de línea.
- Si trabaja con partículas de alta energía, las múltiples vistas de marcos de referencia de colisiones y otros movimientos le ayudarán a obtener la simulación exacta.
- Admite varios formatos, incluidos mov, avi, Flv, mp4, WMV, etc.
- Tracker puede copiar e imprimir imágenes de cualquier fotograma del vídeo desde cualquier ángulo para usar en laboratorios y otros documentos.
13. CompHEP
CompHEP es una herramienta de física de alta energía para computadoras Linux. Este paquete de software se utiliza para cálculos automáticos, que constan de programas simbólicos y numéricos. Los usuarios pueden crear nuevos modelos físicos utilizando una herramienta llamada LanHEP. Aparte de eso, los procesos calculados por CompHEP se pueden interconectar con PYTHIA y HERWIG como nuevos procesos externos.
Características clave de CompHEP
- Este programa puede generar diagramas de Feynman y mostrarlos.
- Tiene una calculadora simbólica incorporada que se puede utilizar para calcular expresiones basadas en la matriz cuadrada.
- CompHEP puede generar códigos C optimizados para cálculos numéricos adicionales.
- Esta herramienta puede identificar partículas salientes o entrantes y puede seleccionar el proceso en consecuencia.
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14. LHAPDF
Es un popular software de física de Linux para evaluar archivos PDF a partir de archivos de datos discretizados. Los usuarios pueden acceder a esta biblioteca escribiendo código en C++. También admite los lenguajes Python y Fortran de forma limitada. La última versión, LHAPDF6, ha superado algunas limitaciones de su predecesor. Ahora no tiene restricciones en la cantidad de archivos PDF simultáneos. También admite la opción de cargar un solo archivo en lugar de un conjunto completo.
Características clave de LHAPDF
- Soporte para importar archivos de datos comprimidos.
- Permite contenidos de Parton a través del esquema de código ID PDG, lo que lo convierte en un proceso más eficiente.
- Esta herramienta utiliza un sistema de metadatos flexible que corrige muchos errores fundamentales de metadatos.
- Puede utilizar sus códigos existentes en esta herramienta de física de código abierto que es compatible con la versión anterior.
15. Solucionador de flujo de Gerris
Esta herramienta es un simulador que se utiliza para simular el estado de fluidez de una materia. Incluso puede tratar automáticamente límites sólidos arbitrariamente complejos. Este software de física de Linux cuenta con el respaldo del Instituto Nacional de Investigación del Agua y la Atmósfera y el Institut Jean le Rond d'Alembert. Gerris utiliza una técnica avanzada de "límites integrados" para resolver problemas de flujo.
Características clave de Gerris Flow Solver
- La función de refinamiento de malla adaptativa ayuda a adaptar la resolución dinámicamente a las características del flujo.
- Admite un número ilimitado de trazadores pasivos difundidos.
- Tiene una especificación flexible de condiciones de contorno orientada a objetos.
- Gerris Flow Solver puede resolver ecuaciones de Euler, Stokes o Navier-Stokes de densidad variable incompresibles y dependientes del tiempo.
Pensamientos finales
Sin la ayuda de programas informáticos, la física moderna no habría llegado tan lejos. Las herramientas anteriores son muy útiles en el campo de la física moderna. Estas herramientas de física para su sistema Linux son muy capaces de lidiar con fenómenos físicos de alta energía. En última instancia, es el usuario quien puede hacer el mejor uso de una herramienta. Por lo tanto, elija sabiamente el software que desee probando y probando diferentes opciones. Si tiene alguna herramienta de física de código abierto favorita en particular, puede comentar a continuación para hacérselo saber a otros.
