Os pesquisadores da Skoltech usaram os recursos do supercomputador Zhores da universidade para estudar um novo método de geração de pentes de raios gama para fotônica nuclear e de raios X e espectroscopia de novos materiais. O artigo foi publicado na revista Cartas de revisão física .

Um pente de raios gama é uma série de rajadas curtas que, quando plotado como intensidade versus frequência, parecem dentes afiados e igualmente espaçados de um pente. Gerar esses pentes em alto brilho no domínio dos raios gama tem sido um desafio por causa de algo chamado de alargamento espectral ponderomotivo - um efeito que destrói a monocromática que permite que as fontes de raios gama sejam usadas em espectroscopia nuclear, Medicina, e outros aplicativos.

Sergey Rykovanov e Maksim Valialshchikov do Laboratório de Big Data e Computação de Alto Desempenho Skoltech, bem como Vasily Kharin da Genity LLC, ofereceram uma maneira de evitar esse efeito. Para obter os cálculos necessários para apoiar este resultado, eles usaram o cluster de supercomputação Zhores em Skoltech.

"Nossa ideia se baseia em um método que é muito conhecido na comunidade de attossegundos - usar pulsos de laser com polarização variável temporalmente (com polarização circular nas asas e polarização linear apenas no meio do pulso) para emissão de porta de harmônicos apenas para a parte do pulso onde a polarização é linear, "escrevem os autores.

"Os pulsos de polarização limitam a emissão de harmônicos apenas para a região ao redor do centro do pulso, onde os gradientes de intensidade são menores e a eficiência de emissão de harmônicos é maior. Ambos levam a um alargamento ponderomotivo menor, "Rykovanov diz.

Maksim Valialshchikov acrescenta que, para executar os testes necessários para confirmar seus resultados, os cientistas precisavam de uma simulação com grande número de partículas. "A Zhores oferece um grande número de CPUs, e usar parte deles permite completar uma única simulação de ordens de magnitude mais rápido do que usar um único laptop, "ele observa.

De acordo com Rykovanov, os autores planejam realizar pesquisas adicionais sobre o impacto do atrito da radiação e os efeitos quânticos na visibilidade do pente gama. "Isso nos permitirá avançar para a observação experimental do efeito proposto em um futuro próximo, " ele diz.

Os autores dizem que o método proposto pode ser usado em experimentos fotonucleares, bem como experimentos de eletrodinâmica quântica não linear planejados no DESY, o centro alemão de pesquisa de aceleradores de partículas, e SLAC National Accelerator Laboratory nos EUA.