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超级计算机有助于伽马射线生成研究的新颖模拟

uc san diego研究生为高影响力实验创建激光脉冲可视化

这个模拟由sdsc生成 彗星 超级计算机说明了强激光脉冲如何通过其相对论强度传播到致密材料中。换句话说,当电子的速度接近光速时,它们的质量变得很重,以至于目标变得透明。由于透明性,激光脉冲推动电子形成非常强的磁场。这种强度可与中子星表面的强度相媲美,中子星的表面强度至少比地球磁场强1亿倍,比超导磁场强1000倍。学分:tao wang,机械和航空航天工程系,以及能源研究中心,uc san diego。

虽然中子星自然产生强磁场,但研究人员多年来一直在努力取得类似的成果。美国圣地亚哥机械和航空航天工程研究生陶旺最近展示了一种极强的磁场,类似于中子星表面的磁场,不仅可以生成,而且可以使用固体材料内的X射线激光器进行检测。

王先生借助于对其进行的模拟进行了他的研究 彗星 圣地亚哥超级计算机中心的超级计算机(SDSC) 以及 踩踏和踩踏2 在德州高级计算中心(TACC)。所有资源都是国家科学基金会计划的一部分,称为极端科学和工程发现环境(xsede)。

“王的研究结果对于我们最近发表的研究的总体目标至关重要,该研究的基本理解是如何激发极端强度的多个激光束如何与物质相互作用,” alex arefiev,uc san diego jacobs工程学院的机械和航空航天工程教授。

wang,arefiev和他们的同事使用多个大型三维模拟,远程可视化和数据后处理来完成他们的研究,这表明强激光脉冲由于其相对论强度如何能够传播到致密材料中。

换句话说,当电子的速度接近光速时,它们的质量变得很重,以至于目标变得透明。由于透明性,激光脉冲推动电子形成强磁场。这种强度可与中子星表面的强度相媲美,中子星的表面强度至少比地球磁场强1亿倍,比超导磁场强大约一千倍。

研究结果发表在一篇文章中 等离子体物理学 期刊文章题为“通过xfel梁的法拉第旋转检测巨型磁场级磁场的结构化目标“最近被命名为”编辑选择“。

“既然我们已经完成了这项研究,我们正致力于在一种称为欧洲X射线自由电子激光器的独一无二的设施中探测这种类型的磁场。XFEL),包括一个3.4公里长的加速器,产生极其强烈的X射线闪光,供我们团队的研究人员使用,“解释说。

位于德国schenefeld的欧洲xfel是toma toncian的工作地点,在那里他负责项目组的建设和高能量密度仪器的极端磁场的亥姆霍兹国际光束线的调试。他也是最近发表的研究的合着者。

“美国圣地亚哥和赫尔姆霍兹 - 德累斯顿 - 罗森多夫之间非常富有成效的合作正在为未来的高冲击试验铺平道路,”toncian说。 “当我们现在从施工到调试和第一次实验时,陶王的理论预测是及时的,并告诉我们如何进一步发展和充分利用我们仪器的能力。”

根据罗切斯特激光能量学实验室的资深科学家mingsheng wei和论文的共同作者,“在模拟工作中探索的创新微通道目标设计可以用新型低密度聚合物泡沫材料来证明这只比微结构管中的干燥空气重几倍。“

“因为我们使用xfel进行实验的数据集非常大,我们的研究在常规桌面上是不可能的 - 我们不能在没有使用xsede超级计算机的情况下完成这项研究,”arefiev说。 “我们也非常感谢空军的科研办公室使这个项目成为可能。“

arefiev表示,他们团队的超级计算机使用工作依赖于sdsc的高级可视化科学家amit chourasia的指导,他帮助为研究人员建立了远程并行可视化工具。

“与研究小组合作并为他们配备强大的方法,工具和执行计划,以及借助hpc和可视化加速推进他们的研究,我们很高兴能够发挥作用在启用新发现时,“chourasia说。

这项研究得到了美国的支持。在授权号为fa9550-17-1-0382的空军科学研究办公室和授权号为1632777的国家科学基金会。使用时代进行粒子模拟,并在英国epsrc资助号ep / g054940,ep / g055165下开发,和ep / g056803。高性能计算资源由极端科学和工程发现环境(xsede)在授权号phy180033下提供。


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