شبیه سازی رایانه ای برهم کنش های لیزری با شدت بالا

آزمایشات در تعاملات لیزر و پلاسما به طور کلی برای تشخیص و تجزیه و تحلیل پیچیده است. برای کمک به درک ما از آزمایشات خود و کمک به طراحی آزمایش های آینده ما از تکنیک های مدل سازی رایانه استفاده می کنیم. ما بیشتر از کدی به نام Osiris استفاده می کنیم که توسط همکاران ما در UCLA و IST پرتغال ساخته شده است. اوزیریس یک کد ذره ای در سلول (PIC) است ، اینها با حل معادلات ماکسول و معادله نسبی گرایی حرکت ذرات باردار در یک سطح اساسی کار می کنند.   این فیلدها با میانگین موقعیت ذرات و لحظه در سلولهای شبکه محاسبه می شوند. تفکیک به سلولهای شبکه به این معنی است که کدهای PIC برای اجرای در رایانه های بزرگ موازی بسیار کارآمد هستند - ما خوشه لینوکس "سزار" خود را داریم و به کامپیوتر با عملکرد بالا "CX1" کالج امپریال دسترسی داریم.

برای دستیابی به شتاب الکترونی خوب ، به پالس لیزر نیاز داریم تا در یک فاصله طولانی (حدود 1 سانتی متر) شدت زیادی را در پلاسما حفظ کند. در خلا پالس لیزر کاملاً متمرکز پس از حدود یک میلی متر پراش می یابد. در پلاسما فرآیندی به نام ocusing self-f می تواند پراش تولید را برای تولید هدایت کننده خنثی کند - شبیه عملکرد فیبر نوری. ما این شبیه سازی ها را انجام دادیم تا با بررسی تأثیر تغییر اندازه تمرکز لیزر بر هدایت لیزر در پلاسما ، به ما در طراحی آزمایش کمک کنیم. هر شکل نمایانگر عرض عرضی پالس لیزر است زیرا در اندازه های مختلف کانونی از طریق پلاسما پخش می شود.

کوچکترین اندازه لکه ها به سرعت پراش می یابد اما بزرگترها بیش از یک سانتی متر هدایت می شوند.