Forskere modellerer ny metode til at generere gammastrålekamme

Skoltech-forskere brugte ressourcerne fra universitetets Zhores-supercomputer til at studere en ny metode til at generere gammastrålekamme til nuklear- og røntgenfotonik og spektroskopi af nye materialer. Avisen blev offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgangsbreve .

En gammastrålekam er en række korte udbrud, der, når plottet som intensitet versus frekvens, ligner skarpe og lige store tænder på en kam. At generere disse kamme ved høj lysstyrke i gammastråldomænet har været udfordrende på grund af noget, der kaldes ponderomotiv spektraludvidelse-en effekt, der ødelægger monokromatikken, der tillader gammastrålekilder at blive brugt i nuklear spektroskopi, medicin, og andre applikationer.

Sergey Rykovanov og Maksim Valialshchikov fra Skoltech High Performance Computing and Big Data Laboratory samt Vasily Kharin fra Genity LLC tilbød en måde at undgå denne effekt. For at opnå de nødvendige beregninger til at understøtte dette resultat, de brugte Zhores supercomputing-klyngen hos Skoltech.

"Vores idé bygger på en metode, der er meget velkendt i attosekundsamfundet - at bruge laserimpulser med tidsmæssigt varierende polarisering (med cirkulær polarisering i vingerne og lineær polarisering kun i midten af ​​pulsen) til kun at porte emission af harmoniske til den del af pulsen, hvor polarisationen er lineær, " skriver forfatterne.

"Polarisations-gatede pulser begrænser kun harmoniske emission til området omkring midten af ​​pulsen, hvor intensitetsgradienter er mindre og harmoniske emissionseffektivitet er højere. Begge disse fører til mindre ponderomotiv udvidelse, " siger Rykovanov.

Maksim Valialshchikov tilføjer, at at køre de nødvendige tests for at bekræfte deres resultater, forskerne havde brug for en simulering med et stort antal partikler. "Zhores leverer et stort antal CPU'er, og at bruge en del af dem gør det muligt at gennemføre en enkelt simuleringsstørrelsesorden hurtigere end at bruge en enkelt bærbar computer, " konstaterer han.

Ifølge Rykovanov, forfatterne planlægger at foretage yderligere undersøgelser vedrørende virkningen af ​​strålingsfriktion og kvanteeffekter på synligheden af ​​gammakam. "Dette vil give os mulighed for at bevæge os mod den eksperimentelle observation af den foreslåede effekt i den nærmeste fremtid, " han siger.

Forfatterne siger, at deres foreslåede metode kan bruges i fotonukleare eksperimenter såvel som ikke-lineære kvanteelektrodynamiske eksperimenter planlagt på DESY, det tyske forskningscenter for partikelacceleratorer, og SLAC National Accelerator Laboratory i USA.