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激光脈沖推動電子形成強磁場,相當於中子星表面的強度。

雖然強磁場是中子星自然產生的,但研究人員多年來壹直試圖獲得類似的結果。加州大學聖地亞哥分校機械與航空航天工程研究生王濤演示了如何在固體材料內部使用X射線激光,不僅可以產生類似中子星表面的超強磁場,還可以探測到這樣的磁場。這項研究是在聖地亞哥超級計算機中心(SDSC)的Comet超級計算機和德克薩斯高級計算中心(TACC)的Stampede和Stampede2的幫助下進行的。

所有資源都是美國國家科學基金會項目“極端科學與工程發現環境”(XSEDE)的壹部分。加州大學聖地亞哥分校雅各布工程學院的機械和航空航天工程教授亞歷克斯·阿雷菲說:

王濤的發現對發表的研究目標非常重要。我們的目標是對多束極端強度的激光束如何與物質相互作用有壹個基本的了解。王、阿雷菲和他的同事們利用幾個大規模的三維模擬、遠程可視化和數據後處理完成了這項研究,研究顯示了強激光脈沖如何由於其相對論強度而傳播到致密材料中。

換句話說,當電子的速度接近光速時,它們的質量變得如此之重,以至於目標變得透明。由於其透明性,激光脈沖推動電子形成強磁場。這個強度相當於中子星表面的強度,至少是地球磁場的654.38+0億倍,大約是超導磁體的654.38+0.000倍。這壹發現發表在《等離子體物理學》上。現在這項研究已經完成,檢測這種磁場的方法正在壹種稱為歐洲X射線自由電子激光器(XFEL)的獨特設備上進行研究。

這個設備包括壹個3.4公裏長的加速器,可以為研究小組產生非常強的X射線閃光。位於德國Schenefeld的XFEL歐洲是Toma Toncian的工作場所,他在這裏領導了亥姆霍茲國際光束線的建設和調試,該光束線用於高能密度儀器的極端領域。加州大學聖地亞哥分校和Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf之間富有成果的合作為未來的高效實驗鋪平了道路。從構建到調試再到第壹次實驗,理論預測是及時的,它向我們展示了如何進壹步開發和充分利用儀器的能力。

羅徹斯特大學激光能量實驗室高級科學家、論文作者之壹魏明升(Wei)表示:模擬工作中探索的創新微通道靶設計可以通過壹種新型低密度聚合物泡沫材料來展示,其重量僅為微結構管中幹燥空氣的數倍。由於使用XFEL的實驗數據集非常龐大,研究無法在普通的桌面上進行。沒有XSEDE超級計算機,就不可能完成這項研究。研究小組使用超級計算機的努力依賴於SDSC大學高級可視化科學家Amit Chourasia的指導,他幫助研究人員建立了壹個遠程並行可視化工具。