Параллельный алгоритм для численного моделирования встречных пучков ультра-релятивистских частиц с учетом угла встречи

Abstract

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 10^9 модельных частиц. Приведены результаты моделирования и сравнение с существующим аналитическим решением.

We present an algorithm for numerical modelling of beam dynamics in supercolliders. When the high-energy beams interact their deformation and disruption are possible and the study of the beam stability is an important problem. We consider the beams motion in self-consistent electromagnetic fields and we take into account the crossing angle of the beams in the fully three-dimensional case. We use particle-in-cell method to solve the problem. The domain and particle parallelization allows performing of the numerical experiments with 10^9 model particles. The results of the simulations and the comparison with the existing analytical solution are presented.