超级计算机有助于伽马射线生成研究的新颖模拟

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实现类似的结果。加州大学圣地亚哥分校机械和航空航天工程专业的研究生王涛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射线激光进行检测。

Wang在圣地亚哥超级计算机中心(SDSC)的Comet超级计算机以及德克萨斯高级计算中心(TACC)的Stampede和Stampede2上进行了模拟，进行了他的研究。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，”加州大学圣地亚哥雅各布斯工程学院机械与航空航天工程教授Alex Arefiev说。 。

Wang，Arefiev及其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的强度而能够传播到致密材料中。

换句话说，随着电子的速度接近光速，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。这种强度与中子星表面的强度相当，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。

该研究结果发表在一篇题为“通过XFEL光束的法拉第旋转检测Megatesla级磁场的结构化目标” 的物理学等离子期刊文章中。

“现在我们已经完成了这项研究，我们正在研究如何在一种称为欧洲X射线自由电子激光器(XFEL)的独一无二的设施中探测这种类型的磁场，该设施包括3.4公里 - 加速器产生极其强烈的X射线闪光，供我们团队等研究人员使用，“Arefiev解释道。

欧洲XFEL位于德国Schenefeld，是Toma Toncian的工作场所，负责高能量密度仪器的Helmholtz International Beamline for Extreme Fields的项目组建设。他也是最近发表的研究的合着者。

“加州大学圣地亚哥分校和Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf之间非常富有成效的合作正在为未来的高影响实验铺平道路，”Toncian说。“当我们现在从建筑到调试和第一次实验时，王涛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。”

根据罗彻斯特大学激光能量学实验室的资深科学家和该论文的共同作者，Mingsheng Wei说，“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进行的实验数据非常大，我们的研究在常规桌面上是不可能的 - 我们不能在不使用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科学研究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和可视化加速推动他们的研究，我们很高兴能够发挥作用在启用新发现时，“Chourasia说。