大学物理中的磁场论文

虽然强磁场是中子星自然产生的，但研究人员多年来一直试图获得类似的结果。加州大学圣地亚哥分校机械与航空航天工程研究生王涛演示了如何在固体材料内部使用X射线激光，不仅可以产生类似中子星表面的超强磁场，还可以探测到这样的磁场。这项研究是在圣地亚哥超级计算机中心(SDSC)的Comet超级计算机和德克萨斯高级计算中心(TACC)的Stampede和Stampede2的帮助下进行的。

所有资源都是美国国家科学基金会项目“极端科学与工程发现环境”(XSEDE)的一部分。加州大学圣地亚哥分校雅各布工程学院的机械和航空航天工程教授亚历克斯·阿雷菲说:

王涛的发现对发表的研究目标非常重要。我们的目标是对多束极端强度的激光束如何与物质相互作用有一个基本的了解。王、阿雷菲和他的同事们利用几个大规模的三维模拟、远程可视化和数据后处理完成了这项研究，研究显示了强激光脉冲如何由于其相对论强度而传播到致密材料中。

换句话说，当电子的速度接近光速时，它们的质量变得如此之重，以至于目标变得透明。由于其透明性，激光脉冲推动电子形成强磁场。这个强度相当于中子星表面的强度，至少是地球磁场的654.38+0亿倍，大约是超导磁体的654.38+0.000倍。这一发现发表在《等离子体物理学》上。现在这项研究已经完成，检测这种磁场的方法正在一种称为欧洲X射线自由电子激光器(XFEL)的独特设备上进行研究。

这个设备包括一个3.4公里长的加速器，可以为研究小组产生非常强的X射线闪光。位于德国Schenefeld的XFEL欧洲是Toma Toncian的工作场所，他在这里领导了亥姆霍兹国际光束线的建设和调试，该光束线用于高能密度仪器的极端领域。加州大学圣地亚哥分校和Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf之间富有成果的合作为未来的高效实验铺平了道路。从构建到调试再到第一次实验，理论预测是及时的，它向我们展示了如何进一步开发和充分利用仪器的能力。

罗彻斯特大学激光能量实验室高级科学家、论文作者之一魏明升(Wei)表示:模拟工作中探索的创新微通道靶设计可以通过一种新型低密度聚合物泡沫材料来展示，其重量仅为微结构管中干燥空气的数倍。由于使用XFEL的实验数据集非常庞大，研究无法在普通的桌面上进行。没有XSEDE超级计算机，就不可能完成这项研究。研究小组使用超级计算机的努力依赖于SDSC大学高级可视化科学家Amit Chourasia的指导，他帮助研究人员建立了一个远程并行可视化工具。