ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВСТРЕЧНЫХ ПУЧКОВ УЛЬТРАРЕЛЯТИВИСТСКИХ ЧАСТИЦ С УЧЕТОМ УГЛА ВСТРЕЧИ
https://doi.org/10.25205/1818-7900-2018-16-4-31-40
Аннотация
Представлен алгоритм для численного моделирования динамики пучков в суперколлайдерах. При взаимодействии высокоэнергетичных пучков возможна их деформация и разрушение, и изучение устойчивости пучка является актуальной задачей. Рассматривается движение пучков в самосогласованных электромагнитных полях с учетом угла встречи в полностью трехмерном случае. Задача решается методом частиц-в-ячейках. Распараллеливание по области и по частицам позволяет проводить численные эксперименты с 109 модельных частиц. Приведены результаты моделирования и сравнение с существующим аналитическим решением.
Об авторах
М. А. Боронина
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Россия
Россия
В. А. Вшивков
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН
Россия
Россия
Список литературы
1. Adolphsen C. et al. The International Linear Collider Technical Design Report - Volume 3.II: Accelerator Baseline Design (2013) arXiv:1306.6328 [physics.acc-ph].
2. Appleby R., Angal-Kalinin D., Bambade P., Cavalier S., Meur G. Le, Touze F., Iwashita Y. The 2 mrad Crossing Angle Scheme for the International Linear Collider // Proc. of EPAC08 (Genoa, Italy, 2008), p. MOPP005.
3. Nosochkov Y., Mo_eit K., Seryi A., Woods M., Arnold R., Oliver W., Parker B., Torrence E. Design of ILC Extraction Line for 20 mrad Crossing Angle // Proc. of the 2005 Particle Accelerator Conference (Knoxville, USA, 2005), p. RPPP030.
4. Telnov V. I. Journal of Instrumentation 13, p. P03020 (2018).
5. Hirata K. Phys. Rev. Lett. 74, 2228-2231 (1994).
6. Buffat X., Barraud L., Barranco J., Florio A. and Pieloni T. Numerical and experimental studies of coherent beam-beam modes: stability and decoherence // Workshop on Beam-Beam Effects in Circular Colliders (Berkley, USA, 2018), p. RPPP030.
7. Schulte D. Study of Electromagnetic and Hadronic Background in the Interaction Region of the TESLA Collider. PhD thesis, DESY 1997.
8. Terzic B. et al. Long-Term Simulations of Beam-Beam Dynamics on GPUs // Proc. of IPAC2017 (Copenhagen, Denmark, 2017), p. THPAB086.
9. Qiang J., Furman M., Ryne R. Phys. Rev. ST Accel. Beams 5, p. 104402 (2002).
10. Hockney R. W., Eastwood J. W. Computer Simulation Using Particles (CRC Press, Boca Raton, Florida, USA, 1988).
11. Boris J. P. Relativistic plasma simulation - optimization of a hybrid code (Fourth Conference on numerical Simulation of Plasmas. Washington, 1970), p. 3-67.
12. Langdon A. B., Lasinski B. F. Controlled Fusion, Methods in Computational Physics: Advances in Research and Applications, vol. 16 (Elsevier, 1976), p. 327-366.
13. Yee K. S. IEEE Trans. Antenn. Propagat. AP-14, 302-307 (1966). Villasenor J., Buneman O. Comput. Phys. 69, 306-316 (1992).
14. Landau L. D., Lifshitz E. M. The Classical Theory of Fields. A Course of Theoretical Physics. Pergamon Press, 1971, vol. 2.
15. Вшивков В. А., Боронина М. А. Трехмерное моделирование динамики ультрарелятивистских пучков заряженных частиц: особенности вычисления начальных и граничных условий // Матем. моделирование. 2012. Т. 24 (2). С. 67-83.
16. Sands M. The physics of electron storage rings: an introduction, SLAC-121 (1971).
17. Herr W. Particle Colliders and Concept of Luminosity // CERN Accelerator School. Granada, Spain, 2012.
18. Peng Y., Zhang Y. Luminosity Reduction with Hourglass Effect and Crossing Angle in an e-p Collider // Proc. of IPAC2015 (Richmond, USA, 2015), p. TUPTY010.
19. Lotov K. V., Timofeev I. V., Mesyats E. A., Snytnikov A. V., Vshivkov V. A. Physics of Plasmas 22, p. 024502 (2015).
20. Boronina M., Vshivkov V., Levichev E., Nikitin S., Snytnikov V. 3D PIC Method Development for Simulation of Beam-Beam Effcts in Supercolliders // Proceedings of PAC07 (Albuquerque, USA, 2007), p. THPAN060.
21. Boronina M. A., Korneev V. D. Bull. Nov. Comp. Center 16, 15-22 (2013).
22. Kireev S. Parallel Computing Technologies, 5698, 406-413 (2009).
23. Berendeev E., Dudnikova G., Efimova A., Vshivkov V. Numerical Analysis and Its Applications, 10187, 227-234 (2017).
24. Vshivkov V. A., Boronina M. A. Journal of Plasma Physics 81, p. 495810605 (2015).
25. Chen P., Yokoya K. Phys. Rev. D38, p. 987 (1988).
26. Birdsall C. K., Langdon A. B. Plasma Physics via Computer Simulation (Institute of Physics Publishing, Bristol, UK, 1991).
27. Березин Ю. А., Вшивков В. А. Метод частиц в динамике разреженной плазмы. Новосибирск: Наука, 1980.
Рецензия
Для цитирования:
Боронина М.А., Вшивков В.А. ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ ДЛЯ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ВСТРЕЧНЫХ ПУЧКОВ УЛЬТРАРЕЛЯТИВИСТСКИХ ЧАСТИЦ С УЧЕТОМ УГЛА ВСТРЕЧИ. Вестник НГУ. Серия: Информационные технологии. 2018;16(4):31-40. https://doi.org/10.25205/1818-7900-2018-16-4-31-40
For citation:
Boronina M.A., Vshivkov V.A. PARALLEL ALGORITHM FOR NUMERICAL SUMULATIONS OF ULTRARELATIVISTIC PARTICLE BEAMS COLLIDING WITH CROSSING ANGLE. Vestnik NSU. Series: Information Technologies. 2018;16(4):31-40. (In Russ.) https://doi.org/10.25205/1818-7900-2018-16-4-31-40
Просмотров:
40
Послать статью по эл. почте 