Laboratóriumi szuperszámítógép technológiák nemlineáris optika, plazma fizika és asztrofizika

Elektromágneses folyamatokhoz.
A részecskék nagy energiájú, ha belép a nagy elektromágneses tér kezdenek, hogy részt vegyenek a kvantum reakciókban. Leggyakrabban ez a reakció zajlik keretében kvantumelektrodinamika. Például, ha az elektron mozgását az intenzív elektromos mező is bocsátanak ki a nagy energiájú foton - foton a gamma-sugárzás. A foton tönkreteheti, így a szülés, hogy egy elektron-pozitron pár.
Ezek az egyszerű folyamatok hátterében a jelenség a kvantum elektrodinamikus (vagy elektromágneses) kaszkád. Képzeljünk el egy elektron, amelynek nagy energiájú (ami azt jelenti, hogy sebességgel mozog, közel a fény sebessége) belép egy régiója intenzív elektromágneses mező. Mozgó a területen, azt elkezdi kibocsátani fotonokat, amelyek viszont bomlanak elektron-pozitron párokat. Született elektronok és pozitronokat újra kibocsátására képes fotonok termeléséhez vezet egyre több és több új generációinak részecskék (ábra. 1). Így kap egy lavina növekedése az elektronok száma, pozitront és fotonok. Ezt a jelenséget nevezzük elektromágneses kaszkád.

1. ábra sematikus ábrázolása a színpad, új a vetőmag elektronok.

Cascades alakulhat, például a légkör a bolygó érintkezésben, hogy a kozmikus nagy energiájú részecskék (úgynevezett Légzuhanyok, ábra. 2). Hatásuk a elektronok áramlását, pozitron, és a sugárzás időről időre, és vannak rögzítve a Föld felszínén. Amikor ez az erős térerő források vannak magot alkotó atomok a légkörbe, ha a részecskék átmennek általuk előfordulnak kvantum reakciót. Egy másik példa - vízesések magnetospheres bolygók és csillagok, ahol a jelen lévő mágneses mező a felszín közelében az égitestek lehetővé teszi, hogy kaszkád fejlődését. Közel felületek pulzár, köszönhetően a gyors forgás, alapvető fontosságú, és az elektromos mező is serkenti fejlődési szakaszait. Úgy tartják, hogy ez - az alapvető mechanizmus előfordulásának elektron-pozitron plazmában a felszínen a Pulsar. Végül nem is olyan régen, köszönhetően a gyors fejlődés a lézeres technológia és a design rendszerek sugárzás előállítására, amelynek kapacitása meghaladja a 10 24 W / cm 2 megfogalmazódott az ötlet lehetőségét megfigyeljük a kaszkád a lézer területén.

Megjegyezzük, hogy az első két példa (a légkörben kaszkádok és magnetospheres bolygó) energia szülő részecske osztva minden egyes lépés között a lánya a részecskék, amelyek nem lehet tölteni. Során tehát az energia fejlesztési szakaszban magszemcseként zúzott folyamatosan, megosztás közötti összes részecske kaszkád. Ezért, egy bizonyos ponton, amikor a részecske elegendően sok, ezek az energiák túl kicsi: az elektronok nem bocsátanak ki fotonokat nagy energiájú, és a foton energia nem elegendő a létrehozását elektron-pozitron pár. Ez ahhoz vezet, hogy a felmondás színpadon.

Ábra. 4. Ábra reakcióvázlat
kezdeményezés szakaszában a lézeres területen.

Ábra. 5. Az eredmény numerikus szimuláció pályáira töltött részecskék a lézeres területen.

Egy másik jelentős különbség körkörös és a lineáris polarizáció a következő. Cascade körkörösen polarizált állóhullám gyorsan elér egy egyensúlyi állapotban. Amikor ez a növekmény növekedés a részecskék független az időtől, sőt, ez nem változik az idő múlásával, az alak a spektrumok a részecskék és a térbeli eloszlása ​​a plazma sűrűsége. Más a helyzet a fejlesztési szakaszban a lineárisan polarizált hullám. Itt, a növekedési ütem a növekedés a részecskék egy periodikus az idő függvényében. A spektrumok szintén periodikusan változnak idővel a plazmában melegítjük, majd lehűtjük. Továbbá, a periodikus változás térbeli eloszlása ​​a plazma sűrűségét figyelhető meg. Egy bizonyos ponton az időben, két elkülönült csúcs plazma sűrűsége minden időszakban a lézer területén. Aztán, amelyek mindegyike megbontják, és a mező időszak van kialakítva négy maximum. Egy idő után jönnek össze újra, és a folyamat ismétlődik. Ezt a viselkedést azzal a ténnyel magyarázható, hogy a lineárisan polarizált hullámot uralja az elektromos, a mágneses mezőt, amelyben a kaszkád hangszóró lényegében eltérő jellegű.