Los investigadores de Skoltech utilizaron los recursos de la supercomputadora Zhores de la universidad para estudiar un nuevo método de generación de peines de rayos gamma para fotónica nuclear y de rayos X y espectroscopia de nuevos materiales. El artículo fue publicado en la revista Cartas de revisión física .

Un peine de rayos gamma es una serie de ráfagas cortas que, cuando se representa como intensidad versus frecuencia, parecen dientes afilados e igualmente espaciados de un peine. Generar estos peines con alto brillo en el dominio de rayos gamma ha sido un desafío debido a algo llamado ensanchamiento espectral ponderomotriz, un efecto que destruye la monocromaticidad que permite que las fuentes de rayos gamma se utilicen en espectroscopía nuclear. medicamento, y otras aplicaciones.

Sergey Rykovanov y Maksim Valialshchikov del Laboratorio de Computación de Alto Rendimiento y Big Data de Skoltech, así como Vasily Kharin de Genity LLC, ofrecieron una forma de evitar este efecto. Para obtener los cálculos necesarios para respaldar este resultado, utilizaron el grupo de supercomputación Zhores en Skoltech.

"Nuestra idea se basa en un método que es muy conocido en la comunidad de attosegundos:utilizar pulsos de láser con polarización variable temporalmente (con polarización circular en las alas y polarización lineal solo en el medio del pulso) para controlar la emisión de armónicos solo para la parte del pulso donde la polarización es lineal, "escriben los autores.

"Los pulsos controlados por polarización limitan la emisión de armónicos solo a la región alrededor del centro del pulso, donde los gradientes de intensidad son menores y la eficiencia de emisión de armónicos es mayor. Ambos conducen a un ensanchamiento ponderomotriz más pequeño, "Dice Rykovanov.

Maksim Valialshchikov agrega que, para ejecutar las pruebas necesarias para confirmar sus resultados, los científicos necesitaban una simulación con gran número de partículas. "Zhores proporciona una gran cantidad de CPU, y el uso de parte de ellos permite completar una sola simulación órdenes de magnitud más rápido que usar una sola computadora portátil, ", señala.

Según Rykovanov, los autores planean realizar investigaciones adicionales sobre el impacto de la fricción de la radiación y los efectos cuánticos en la visibilidad del peine gamma. "Esto nos permitirá avanzar hacia la observación experimental del efecto propuesto en el futuro más cercano, " él dice.

Los autores dicen que su método propuesto se puede utilizar en experimentos fotonucleares, así como en experimentos de electrodinámica cuántica no lineal planificados en DESY. el centro de investigación alemán de aceleradores de partículas, y SLAC National Accelerator Laboratory en los EE. UU.