Skoltech-onderzoekers gebruikten de middelen van de Zhores-supercomputer van de universiteit om een ​​nieuwe methode te bestuderen voor het genereren van gammastraalkammen voor nucleaire en röntgenfotonica en spectroscopie van nieuwe materialen. Het artikel is gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordelingsbrieven .

Een gammastraalkam is een reeks korte bursts die, wanneer uitgezet als intensiteit versus frequentie, zien eruit als scherpe en gelijkmatig uit elkaar geplaatste tanden van een kam. Het genereren van deze kammen met hoge helderheid in het gammastralingsdomein was een uitdaging vanwege iets dat ponderomotorische spectrale verbreding wordt genoemd - een effect dat de monochromaticiteit vernietigt waardoor gammastralingsbronnen kunnen worden gebruikt in nucleaire spectroscopie. medicijn, en andere toepassingen.

Sergey Rykovanov en Maksim Valialshchikov van het Skoltech High Performance Computing and Big Data Laboratory en Vasily Kharin van Genity LLC boden een manier om dit effect te voorkomen. Om de berekeningen te verkrijgen die nodig zijn om dit resultaat te ondersteunen, ze gebruikten het Zhores-supercomputercluster bij Skoltech.

"Ons idee is gebaseerd op een methode die zeer goed bekend is in de attoseconde-gemeenschap - om laserpulsen te gebruiken met tijdelijk variërende polarisatie (met circulaire polarisatie in de vleugels en lineaire polarisatie alleen in het midden van de puls) om emissie van harmonischen alleen naar het deel van de puls waar de polarisatie lineair is, ’ schrijven de auteurs.

"Polarisatie-gated pulsen beperken de emissie van harmonischen alleen tot het gebied rond het midden van de puls, waar de intensiteitsgradiënten kleiner zijn en de emissie-efficiëntie van harmonischen hoger is. Beide leiden tot kleinere ponderomotive verbreding, ', zegt Rykovanov.

Maksim Valialshchikov voegt eraan toe dat, om de tests uit te voeren die nodig zijn om hun resultaten te bevestigen, de wetenschappers hadden een simulatie nodig met een groot aantal deeltjes. "Zhores levert een groot aantal CPU's, en door een deel ervan te gebruiken, is het mogelijk om een ​​enkele simulatie-orde van grootte sneller te voltooien dan met een enkele laptop, " merkt hij op.

Volgens Rykovanov, de auteurs zijn van plan aanvullend onderzoek te doen naar de impact van stralingswrijving en kwantumeffecten op de zichtbaarheid van gammakam. "Dit zal ons in staat stellen om in de nabije toekomst naar de experimentele observatie van het voorgestelde effect te gaan, " hij zegt.

De auteurs zeggen dat hun voorgestelde methode kan worden gebruikt in zowel fotonucleaire experimenten als niet-lineaire kwantumelektrodynamica-experimenten gepland bij DESY, het Duitse onderzoekscentrum voor deeltjesversnellers, en SLAC National Accelerator Laboratory in de VS.