Совместные исследования ученых ННГУ и Университета Гетеборга (Швеция)
Международный коллектив ученых работает над методами численного моделирования лазерной плазмы с учетом эффектов квантовой электродинамики.
Моделирование временной динамики лазерной плазмы методом частиц в ячейках является одним из востребованных направлений применения суперкомпьютерных вычислений. Одной из главных идей, обеспечивающих эффективность моделирования, является представление множества заряженных частиц плазмы существенно меньшим числом макрочастиц, каждая из которых ассоциируется с некоторым числом реальных частиц. В последние годы все большую актуальность приобретает направление исследований, связанное с моделирования динамики электрон-позитронной плазмы в сверхсильных лазерных полях. В таких задачах число частиц плазмы может увеличиваться на множество порядков, соответственно увеличивая требования к вычислительным ресурсам.
Для преодоления этой проблемы в научных группах разрабатываются методы, которые должны позволить представить разрастающийся ансамбль макрочастиц аналогичным ансамблем приемлемого для хранения и расчетов размера так, чтобы внести как можно меньшие искажения в результаты моделирования.
Группа ученых ИИТММ ННГУ, ИПФ РАН и Университета Гетеборга (Швеция) выполнила анализ и сравнение соответствующих методов. В работе, опубликованной в журнале Computer Physics Communications, предложена методика сравнения, проведен анализ на модельных задачах, а также выполнено сравнение различных методов оптимизации ансамбля макрочастиц при решении трех важных задач, учитывающих процессы квантовой электродинамики. Для выполнения сравнительного анализа авторы провели масштабные вычислительные эксперименты, задействовав собственную разработку – программный комплекс суперкомпьютерного моделирования PICADOR. Результаты работы могут быть использованы для выбора метода оптимизации ансамбля макрочастиц при моделировании электромагнитных каскадов в полях высокой интенсивности.