作者:普林斯顿等离子体物理实验室的约翰·格林沃尔德
傅(中)，该论文的主要作者，与劳拉和合著
信用:Elle Starkman/交通厅傅、秦照片；Kiran Sudarsanan拼贴画
美国大学的研究人员
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美国能源部普林斯顿等离子体物理实验室开发了一种有效的计算方法来模拟自由电子在实验过程中的疯狂运动，以利用地球上驱动太阳和恒星的聚变能
该方法破解了一个复杂的方程，该方程可以改善对聚变能燃料中随机和快速移动的电子的控制
聚变通过以等离子体的形式结合轻元素产生巨大的能量，等离子体是由自由电子和原子核或离子组成的热带电气体，构成了可见宇宙的99%
世界各地的科学家都在寻求重现核聚变过程，以提供安全、清洁和丰富的电力来发电
求解方程 研究人员在被称为托卡马克的环形装置上开发聚变的一个关键障碍是求解描述自由旋转电子碰撞和反弹运动的方程，托卡马克将等离子体限制在磁场中
由于方程的复杂性，模拟这种运动的标准方法，技术上称为俯仰角散射，已被证明是不成功的
一组成功的计算规则或算法将会在保存加速粒子能量的同时求解该方程
“求解随机微分方程给出了散射电子所能走的每一条路径的概率，”大学等离子体物理普林斯顿项目的研究生·傅说，他是《计算物理杂志》上一篇论文的主要作者，该论文提出了一种解决方案
这样的方程产生了一种模式，可以进行统计分析，但不能精确确定
精确的解描述了被散射的电子的轨迹
“然而，这些轨迹是概率性的，我们不知道电子会去哪里，因为有很多可能的路径，”傅说
“但是通过求解轨迹，我们可以知道电子选择每条路径的概率，并且知道这一点可以实现更精确的模拟，从而更好地控制等离子体
" 这些知识的一个主要好处是为聚变研究人员提供了更好的指导，他们将电流注入托卡马克等离子体，以产生限制超高温气体的磁场
另一个好处是更好地理解对聚变装置构成危险的高能逃逸电子的俯仰角散射
严格的证明 这一发现为求解复杂方程的第一种有效算法提供了严格的数学证明
“这让实验学家对正在发生的事情有了更好的理论描述，有助于他们设计实验，”首席研究物理学家说，他是傅的顾问，也是这篇论文的合著者
“以前，这个方程没有有效的算法，物理学家通过改变方程来解决这个难题
" 报道的这项研究代表了大学最近成立的计算科学系(CSD)在算法和应用数学方面的研究活动，并扩展了由傅、秦和该论文的合著者、研究生劳拉共同撰写的早期论文
虽然这项工作创造了一种新的节能算法来跟踪快速粒子，但该方法没有结合磁场，数学精度也没有得到严格证明
作为实验室扩展为多用途研究中心的一部分，CSD于今年成立，支持PPPL的关键聚变能源科学任务，并作为计算密集型发现的基地
秦说:“这项技术进步显示了可持续发展委员会的作用。”
“它的目标之一是开发能够改进融合模拟的算法
"
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