Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > physics > arXiv:1802.00524

帮助 | 高级搜索

物理学 > 等离子体物理

arXiv:1802.00524 (physics)
[提交于 2018年2月2日 ]

标题: 使用实时格点标量 QED 模拟相对论量子等离子体

标题: Simulations of relativistic-quantum plasmas using real-time lattice scalar QED

Authors:Yuan Shi, Jianyuan Xiao, Hong Qin, Nathaniel J. Fisch
摘要: 实时格点量子电动力学(QED)提供了一种独特的工具,用于模拟强场区域中的等离子体,其中集体等离子体尺度与相对论量子尺度并不明显分离。 作为一个玩具模型,我们研究标量QED,它描述带电玻色子与电磁场之间的自洽相互作用。 为了在计算机上求解这个模型,我们首先以尊重外微分几何结构和U(1)规范对称性的方式,在格点上离散标量QED作用量。 然后,在经典统计学范围内,通过时间推进一组统计等效的初始条件,利用通过极小化离散作用量得到的经典场方程来求解格点标量QED。 为了展示我们数值方案的能力,我们将它应用于两个示例问题。 第一个示例是线性波的传播,在这里我们通过数值谱恢复了解析波色散关系。 第二个示例是一个强激光与一维等离子体板的相互作用,在这里当波幅超过施密特阈值时,我们展示了从尾场加速到粒子产生的自然过渡。 我们的实时格点方案是完全显式的,并尊重局部守恒定律,使其适用于长时间的动力学。 该算法可以通过域分解轻松并行化,未来可以使用量子并行性来计算该集合。
摘要: Real-time lattice quantum electrodynamics (QED) provides a unique tool for simulating plasmas in the strong-field regime, where collective plasma scales are not well-separated from relativistic-quantum scales. As a toy model, we study scalar QED, which describes self-consistent interactions between charged bosons and electromagnetic fields. To solve this model on a computer, we first discretize the scalar-QED action on a lattice, in a way that respects geometric structures of exterior calculus and U(1)-gauge symmetry. The lattice scalar QED can then be solved, in the classical-statistics regime, by advancing an ensemble of statistically equivalent initial conditions in time, using classical field equations obtained by extremizing the discrete action. To demonstrate the capability of our numerical scheme, we apply it to two example problems. The first example is the propagation of linear waves, where we recover analytic wave dispersion relations using numerical spectrum. The second example is an intense laser interacting with a 1D plasma slab, where we demonstrate natural transition from wakefield acceleration to pair production when the wave amplitude exceeds the Schwinger threshold. Our real-time lattice scheme is fully explicit and respects local conservation laws, making it reliable for long-time dynamics. The algorithm is readily parallelized using domain decomposition, and the ensemble may be computed using quantum parallelism in the future.
评论: 12页,7图
主题: 等离子体物理 (physics.plasm-ph)
引用方式: arXiv:1802.00524 [physics.plasm-ph]
  (或者 arXiv:1802.00524v1 [physics.plasm-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1802.00524
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Phys. Rev. E 97, 053206 (2018)
相关 DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevE.97.053206
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: Yuan Shi [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2018 年 2 月 2 日 00:47:08 UTC (1,209 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
physics.plasm-ph
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2018-02
切换浏览方式为:
physics

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号