Nová metoda z Německa urychluje simulace na X-ray laseru 50x: Posun pro fúzní energii a astrofyziku

Vědci z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) v Německu vyvinuli novou výpočetní metodu, která by mohla výrazně urychlit experimenty na nejvýkonnějším rentgenovém laseru na světě, European XFEL.

Vědci z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) v Německu vyvinuli novou výpočetní metodu, která by mohla výrazně urychlit experimenty na nejvýkonnějším rentgenovém laseru na světě, European XFEL. Tato metoda dokáže zrychlit komplexní počítačové simulace používané k analýze experimentů s rentgenovým rozptylem až padesátkrát, přičemž zachovává kritické fyzikální detaily.

Tento úspěch má zásadní význam pro pokrok ve výzkumu fúzní energie a laboratorní astrofyziky. Jak zdůraznil Tobias Dornheim, vedoucí oddělení vysoké hustoty energie na HZDR, pro fungování fúzní elektrárny je nezbytné porozumět dějům v extrémních stavech hmoty. Nová metoda umožňuje komplexní a přesnou analýzu dat z těchto experimentů. Vědci používají zařízení jako European XFEL k studiu hmoty za extrémních teplot a tlaků, podobných těm uvnitř hvězd a obřích planet, nebo těch, které vznikají při laserových fúzních experimentech. Interpretace těchto experimentů vyžaduje rozsáhlé a výpočetně náročné simulace, které musí zohledňovat mnoho kvantově mechanických stavů a eliminovat numerické artefakty.

Tým HZDR vyvinul metodu, která dokáže identifikovat, které části simulovaného signálu obsahují skutečné fyzikální informace a které jsou pouze numerickým šumem. Metoda, jejíž myšlenka pochází od Zhandose Moldabekova z HZDR, se opírá o matematickou transformaci do imaginárního času, kvantově mechanického konceptu úzce souvisejícího s teplotou. Díky tomu je možné provádět více simulací a přesněji analyzovat experimentální data. Očekává se, že metoda bude hrát klíčovou roli v experimentech na European XFEL, zejména v rámci konsorcia HIBEF, a posune laboratorní astrofyziku tím, že pomůže vědcům rychleji a přesněji vypočítat materiálové vlastnosti, jako je elektrická vodivost a absorpce záření, v extrémních podmínkách. Moldabekov věří, že se metoda může stát standardním nástrojem pro interpretaci moderních rentgenových experimentů a hrát ústřední roli při zkoumání extrémních stavů hmoty.