Skoltech-forskare använde resurserna från universitetets superdator Zhores för att studera en ny metod för att generera gammastrålekammar för kärn- och röntgenfotonik och spektroskopi av nya material. Uppsatsen publicerades i tidskriften Fysiska granskningsbrev .

En gammastrålekam är en serie korta skurar som, när det plottas som intensitet kontra frekvens, ser ut som skarpa och jämnt fördelade tänder på en kam. Att generera dessa kammar med hög ljusstyrka i gammastrålningsdomänen har varit utmanande på grund av något som kallas ponderomotiv spektral breddning - en effekt som förstör monokromaticiteten som gör att gammastrålkällor kan användas i kärnspektroskopi, medicin, och andra applikationer.

Sergey Rykovanov och Maksim Valialshchikov från Skoltech High Performance Computing and Big Data Laboratory samt Vasily Kharin från Genity LLC erbjöd ett sätt att undvika denna effekt. För att få de beräkningar som behövs för att stödja detta resultat, de använde Zhores superdatorkluster på Skoltech.

"Vår idé bygger på en metod som är mycket välkänd inom attosekund -gemenskapen - att använda laserpulser med tidsmässigt varierande polarisering (med cirkulär polarisering i vingarna och linjär polarisering endast i mitten av pulsen) för att överföra utsignaler av övertoner endast till den del av pulsen där polarisationen är linjär, " skriver författarna.

"Polarisationsstyrda pulser begränsar emission av övertoner endast till området runt pulsens centrum, där intensitetsgradienterna är mindre och effektiviteten för utsläpp av övertoner är högre. Båda dessa leder till mindre begrundande breddning, " säger Rykovanov.

Maksim Valialshchikov tillägger att, att köra de tester som krävs för att bekräfta deras resultat, forskarna behövde en simulering med ett stort antal partiklar. "Zhores tillhandahåller ett stort antal processorer, och att använda en del av dem gör det möjligt att slutföra en enda simulering i storleksordningar snabbare än att använda en enda bärbar dator, " konstaterar han.

Enligt Rykovanov, författarna planerar att genomföra ytterligare forskning angående effekten av strålningsfriktion och kvanteffekter på synligheten av gammakam. "Detta kommer att tillåta oss att gå mot den experimentella observationen av den föreslagna effekten inom den närmaste framtiden, " han säger.

Författarna säger att deras föreslagna metod kan användas i fotonukleära experiment såväl som icke-linjära kvantelektrodynamiska experiment som planeras vid DESY, det tyska forskningscentret för partikelacceleratorer, och SLAC National Accelerator Laboratory i USA.