ECP が資金提供するプロジェクトは、プラズマ加速器のモデリングを新たな高みへと導きます。 2月 2023 年 1 月 1 日 — 科学的発見やさまざまな医療および産業用途におけるその役割が長い間評価されてきた粒子加速器は、基礎研究の多くの分野で使用されており、ノーベル賞を受賞した物理学および化学の研究を可能にした功績が認められています。 しかし、これらのハイエンド機器は多くのスペースを占有し、高額な値札も持っています。 陽子線治療のために医療センターで使用されるような小型の加速器でさえ、ハードウェア、電源、および放射線遮蔽を収容するために広いスペースが必要です。 幸いなことに、ここ数年、物理学者、エンジニア、および計算科学者は、能力を高めながらサイズとコストの両方を縮小することにより、より手頃でアクセスしやすい粒子加速器を作成することに取り組んできました。 これらの取り組みにおける最もエキサイティングな開発の 1 つは、プラズマ加速器です。プラズマ加速器は、高周波ではなくレーザーまたは粒子ビームを使用して加速場を生成し、これらのデバイスが従来の加速器よりも何桁も大きい加速電界をサポートできるようにします。設置面積がはるかに小さく、卓上にも収まります。 しかし、プラズマ加速器の小型化は、しばしばピコ秒やマイクロメートルのスケールで行われる複雑な超高速プロセスを制御する上での課題を提示します。 したがって、コンパクトな設計を実現するには、広範囲の空間と時間スケールにわたって加速プロセスの完全な複雑さを捉えることができる高性能で忠実度の高いモデリングを可能にする新しい数学およびソフトウェア機能が必要です。シミュレーションはしばしば計算集約的です。 この問題に対処するために、DOE のエクサスケール コンピューティング プロジェクト (ECP) の注目と支持も集めた、ローレンス バークレー国立研究所 (バークレー ラボ) 主導の取り組みである WarpX プロジェクトは、過去 6 年間を費やして、斬新で高度に並列化された最先端のエクサスケール スーパーコンピューターでプラズマ ベースの粒子コライダーをモデル化するための、高度に最適化された単一ソースのシミュレーション コード。 WarpX は、プラズマ チャネルの長いチェーンでの粒子ビームの輸送と加速における重要な物理的問題の計算による調査を可能にします。これにより、プラズマ ベースのコライダーを構築する前に設計と特性評価を大幅に節約できる可能性があります。 エクサスケール モデリングを使用してこれらのデバイスを検証することは、食品や有毒廃棄物の殺菌、半導体へのイオン注入、がんの治療、融合研究の推進、新薬の開発など、より広範なアプリケーションにつながる可能性もあります。 「まだ多くの研究を行う必要があり、プラズマに関するほとんどのことと同様に、多数の空間と時間スケールのために複雑であるため、大規模なシミュレーション ツールが必要です。 これが WarpX の出番です。 ECP WarpX 開発チームの PI (Berkeley Lab の Ann …
エクサスケール レベルで輝く WarpX コード Read More »
