I ricercatori di Skoltech hanno utilizzato le risorse del supercomputer Zhores dell'università per studiare un nuovo metodo per generare pettini di raggi gamma per la fotonica nucleare e a raggi X e la spettroscopia di nuovi materiali. Il documento è stato pubblicato sulla rivista Lettere di revisione fisica .

Un pettine di raggi gamma è una serie di brevi lampi che, quando tracciato come intensità rispetto alla frequenza, sembrano denti affilati e equidistanti di un pettine. Generare questi pettini ad alta luminosità nel dominio dei raggi gamma è stato difficile a causa di qualcosa chiamato allargamento spettrale ponderomotivo, un effetto che distrugge la monocromaticità che consente di utilizzare le sorgenti di raggi gamma nella spettroscopia nucleare, medicinale, e altre applicazioni.

Sergey Rykovov e Maksim Valialshchikov dello Skoltech High Performance Computing and Big Data Laboratory e Vasily Kharin di Genity LLC hanno offerto un modo per evitare questo effetto. Per ottenere i calcoli necessari per supportare questo risultato, hanno usato il cluster di supercalcolo Zhores a Skoltech.

"La nostra idea si basa su un metodo molto noto nella comunità degli attosecondi:utilizzare impulsi laser con polarizzazione variabile nel tempo (con polarizzazione circolare nelle ali e polarizzazione lineare solo nel mezzo dell'impulso) per bloccare l'emissione di armoniche solo a la parte dell'impulso dove la polarizzazione è lineare, " scrivono gli autori.

"Gli impulsi con gate di polarizzazione limitano l'emissione di armoniche solo nella regione intorno al centro dell'impulso, dove i gradienti di intensità sono minori e l'efficienza di emissione delle armoniche è maggiore. Entrambi questi portano a un più piccolo allargamento ponderomotorio, " dice Rykovov.

Maksim Valialshchikov aggiunge che, eseguire i test necessari per confermare i loro risultati, gli scienziati avevano bisogno di una simulazione con un gran numero di particelle. "Zhores fornisce un gran numero di CPU, e l'utilizzo di parte di essi consente di completare una singola simulazione ordini di grandezza più velocemente rispetto all'utilizzo di un singolo laptop, " fa notare.

Secondo Rykovov, gli autori hanno in programma di condurre ulteriori ricerche sull'impatto dell'attrito delle radiazioni e sugli effetti quantistici sulla visibilità del pettine gamma. "Questo ci permetterà di muoverci verso l'osservazione sperimentale dell'effetto proposto nel prossimo futuro, " lui dice.

Gli autori affermano che il metodo proposto può essere utilizzato negli esperimenti fotonucleari e negli esperimenti di elettrodinamica quantistica non lineare pianificati al DESY, il centro di ricerca tedesco sugli acceleratori di particelle, e SLAC National Accelerator Laboratory negli Stati Uniti.