Les chercheurs de Skoltech ont utilisé les ressources du superordinateur de l'université Zhores pour étudier une nouvelle méthode de génération de peignes à rayons gamma pour la photonique nucléaire et aux rayons X et la spectroscopie de nouveaux matériaux. L'article a été publié dans la revue Lettres d'examen physique .

Un peigne à rayons gamma est une série de courtes rafales qui, lorsqu'il est représenté par l'intensité en fonction de la fréquence, ressemblent à des dents pointues et également espacées d'un peigne. La génération de ces peignes à haute luminosité dans le domaine des rayons gamma a été difficile en raison de ce qu'on appelle l'élargissement spectral pondéromoteur - un effet qui détruit la monochromaticité qui permet aux sources de rayons gamma d'être utilisées en spectroscopie nucléaire, Médicament, et d'autres applications.

Sergey Rykovanov et Maksim Valialshchikov du Skoltech High Performance Computing and Big Data Laboratory ainsi que Vasily Kharin de Genity LLC ont proposé un moyen d'éviter cet effet. Pour obtenir les calculs nécessaires à l'appui de ce résultat, ils ont utilisé le cluster de supercalcul de Zhores à Skoltech.

« Notre idée repose sur une méthode très connue dans la communauté attoseconde :utiliser des impulsions laser avec une polarisation variant dans le temps (avec une polarisation circulaire dans les ailes et une polarisation linéaire uniquement au milieu de l'impulsion) pour déclencher l'émission d'harmoniques uniquement pour la partie de l'impulsion où la polarisation est linéaire, " écrivent les auteurs.

"Les impulsions déclenchées par polarisation limitent l'émission d'harmoniques uniquement à la région autour du centre de l'impulsion, où les gradients d'intensité sont plus petits et l'efficacité d'émission d'harmoniques est plus élevée. Les deux conduisent à un élargissement pondéromoteur plus petit, " dit Rykovanov.

Maksim Valialshchikov ajoute que, d'effectuer les tests nécessaires pour confirmer leurs résultats, les scientifiques avaient besoin d'une simulation avec un grand nombre de particules. "Zhores fournit un grand nombre de processeurs, et l'utilisation d'une partie d'entre eux permet de réaliser une simulation unique des ordres de grandeur plus rapidement que d'utiliser un seul ordinateur portable, " note-t-il.

Selon Rykovanov, les auteurs prévoient de mener des recherches supplémentaires concernant l'impact du frottement du rayonnement et des effets quantiques sur la visibilité du peigne gamma. "Cela nous permettra d'avancer vers l'observation expérimentale de l'effet proposé dans un futur proche, " il dit.

Les auteurs disent que leur méthode proposée peut être utilisée dans des expériences photonucléaires ainsi que des expériences d'électrodynamique quantique non linéaire prévues à DESY, le centre de recherche allemand sur les accélérateurs de particules, et SLAC National Accelerator Laboratory aux États-Unis.