Recentemente, YANG Xiaolin e i suoi collaboratori degli Osservatori dello Yunnan dell'Accademia cinese delle scienze hanno sviluppato un nuovo codice veloce, Lemon (Solutore Monte Carlo di equazioni integrali lineari basato sulla soluzione di Neumann), con l'obiettivo di risolvere con precisione i processi di trasferimento di radiazioni (RTP). Lo schema del codice si basa sull'equazione integrale lineare e sulla sua soluzione in serie di Neumann. Lo studio è stato pubblicato su The Supplemento al giornale di astrofisica Serie.

Le RT sono i processi fisici più primari e onnipresenti nel campo dell'astrofisica, e svolgono un ruolo importante sia nelle ricerche teoriche che nelle osservazioni pratiche. Per risolvere gli RT, sono stati proposti vari metodi, tra i quali il metodo Monte Carlo (MC) è il metodo numerico più importante e ampiamente utilizzato per la sua semplicità ma allo stesso tempo prestazioni potenti e notevoli.

Il metodo MC convenzionale (o schema di tracciamento dei fotoni), però, ha un difetto intrinseco che è la grande quantità di calcoli che di solito producono un risultato con bassa statica e grande varianza, poiché una parte significativa del costo computazionale è totalmente sprecata.

Per ovviare al difetto, Yang Xiaolin e i suoi collaboratori hanno proposto un nuovo schema, in cui hanno suggerito che il metodo MC impiegato per risolvere gli RT dovrebbe essere costruito sull'equazione integrale e sulla sua soluzione di Neumann piuttosto che sul tracciamento dei fotoni.

Il nuovo schema presenta importanti vantaggi. Può costringere i fotoni a dare contributi ai risultati in ogni sito di scattering, migliorando significativamente l'efficienza e la precisione di calcolo. Di conseguenza, il difetto è superato o attenuato. Può trattare gli RT con e senza polarizzazioni in un quadro unificato e semplificare la procedura di calcolo se la configurazione geometrica del sistema ha una simmetria assiale o sferica. Inoltre, può essere applicato direttamente per risolvere qualsiasi equazione integrale differenziale lineare con condizioni iniziali o al contorno opportunamente fornite.

Lemon è sviluppato completamente su questo nuovo schema e scritto in linguaggio FORTRAN 90. È disponibile pubblicamente e può essere scaricato da:github.com/yangxiaolinyn/Lemon. Attualmente, Il limone può risolvere i problemi degli RT principalmente ristretti allo spazio-tempo piatto. Per aumentare la velocità di calcolo, Lemon implementa il calcolo parallelo più semplice adottando lo schema Message Passing Interface (MPI).

La validazione di Lemon è stata verificata riproducendo i risultati di diversi problemi di test. Si può scoprire che Lemon è caratterizzato da velocità elevata, flessibilità nei metodi di calcolo, alta efficienza e precisione, che garantisce le potenziali applicazioni di Lemon per i calcoli di RT in futuro.