德国亥姆霍兹研究中心协会 热稠密物质中的原子结构和电子分布
信用:阿提拉坎吉 对热致密物质的研究有助于我们了解巨型行星、棕矮星和中子星内部的情况
然而，这种同时表现出固体和等离子体特性的物质状态并不是在地球上自然出现的
它可以在实验室里用大型x光实验人工制造，尽管只是小规模和短时间的
理论和数值模型是评估这些实验的关键，没有公式、算法和模拟是无法解释的
亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫高级系统理解中心的科学家们现在已经开发出一种比以前更有效、更快速地评估这些实验的方法
描述温暖致密物质的奇异状态对研究人员来说是一个巨大的挑战
首先，普通的等离子体物理模型无法处理这种状态下普遍存在的高密度
另一方面，在巨大的能量下，即使是凝聚态物质的模型也不再有效
博士周围的团队
托比亚斯·多恩海姆博士
来自格尔里兹CASUS的阿提拉·坎吉、库沙尔·罗摩克里希纳和马克西米连·伯米正在研究这种复杂系统的建模
初步结果最近发表在《物理评论快报》杂志上
该团队与Dr
HZDR辐射物理研究所的杨·沃尔伯格教授
日本神户大学的田中茂纪开发了一种新方法，可以更有效、更快速地计算暖稠密物质的性质
“通过我们的算法，我们可以对局域场校正进行高度精确的计算，局域场校正描述了热致密物质中电子的相互作用，从而使我们能够解开它的性质
我们可以在未来的x光散射实验中使用这种计算来模拟和解释结果，但也可以作为其他模拟方法的基础
“我们的方法有助于确定温暖致密物质的属性，比如温度和密度，还有它对电流或热量的传导性以及许多其他特征，”多恩海姆解释道
大型计算机和神经网络 “我们的方法背后的动机是，我们和许多其他研究人员想知道电子在小扰动(如x光束的影响)影响下的确切行为
我们可以为此推导出一个公式，但它太复杂了，无法用铅笔和纸来解决
这就是为什么我们以前求助于某种简化，然而，没有显示一些重要的物理效果
我们现在引入了一个修正，消除了这个缺陷，”多恩海姆继续说道
为了实现它，他们在大型计算机上进行了数百万个处理器小时的计算密集型模拟
基于这些数据，在分析统计方法的帮助下，科学家训练了一个神经网络来数字预测电子的相互作用
新工具提供的效率增益取决于特定的应用
“不过，总的来说，我们可以说，以前的方法需要数千个处理器小时才能达到高精度，而我们的方法只需要几秒钟，”来自美国桑迪亚国家实验室的阿提拉·坎吉(Attila Cangi)说
“所以现在我们可以在笔记本电脑上进行模拟，而以前我们需要一台超级计算机
" 展望:实验评估的新标准代码 目前，新代码只能用于金属中的电子，例如在铝的实验中
然而，研究人员已经在研究一种代码，这种代码可以更普遍地应用，并且应该在未来非常不同的条件下为各种各样的材料提供结果
“我们想把我们的发现整合到一个新的代码中，它将是开源的，不像当前的代码，它是有许可证的，因此很难适应新的理论见解，”马克西米利安·勃姆解释说，他是CASUS的博士生，正在与英国等离子体物理学家戴夫·查普曼合作
这种研究热致密物质的x光实验只能在少数几个大型实验室进行，包括德国汉堡附近的欧洲XFEL，还有斯坦福大学斯坦福线性加速器中心(SLAC)的线性相干光源(LCLS)，劳伦斯利弗莫尔国家实验室的国家点火装置(NIF)，桑迪亚国家实验室的Z机器，以及日本的SPring-8埃紧凑型自由电子激光器(SACLA)
“我们与这些实验室保持联系，并期望能够积极参与实验的建模，”托拜厄斯·多恩海姆透露
在欧洲XFEL的亥姆霍兹国际极端场束线的第一个实验已经准备好了
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
