nsu_kvlotov_202512.pdf

• Лотов Константин Владимирович, г.н.с. ЛБНЗТ ФФ, зав. кафедрой теоретической физики ФФ НГУ, г.н.с. ИЯФ СО РАН, д.ф.-м.н., профессор РАН
• Минаков Владимир Алексеевич, н.с. ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедры теоретической физики ФФ НГУ, н.с. ИЯФ СО РАН, к.ф.-м.н.
• Туев Петр Викторович, н.с. ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедры высшей математики ФФ НГУ, с.н.с. ИЯФ СО РАН, к.ф.-м.н.
• Шалимова Ирина Александровна, с.н.с. ЛБНЗТ ФФ, доцент кафедры вычислительной математики ММФ НГУ, с.н.с. ИВМиМГ СО РАН, к.ф.-м.н.
• Спицын Роман Игоревич, м.н.с. ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедры теоретической физики ФФ НГУ, н.с. ИЯФ СО РАН
• Охотников Никита Викторович, лаборант ЛБНЗТ ФФ, старший преподаватель кафедр высшей математики и ФТИ ФФ НГУ, аспирант ИЯФ СО РАН
• Ярыгова Влада Максимовна, лаборант ЛБНЗТ ФФ, ассистент кафедры высшей математики ФФ НГУ, аспирант ИЯФ СО РАН
• Дорожкина Мария Сергеевна, лаборант ЛБНЗТ ФФ, аспирант НГУ.

Численный код lcode3d доведен до полностью функционального состояния, работает как на CPU, так и на GPU. В коде решена проблема нефизического нагрева электронов плазмы, который происходит из-за того, что шаг расчетной сетки намного превышает дебаевский радиус. Для подавления численного нагрева применена двухступенчатая схема выявления периодических мелкомасштабных смещений макрочастиц и модифицированы уравнения движения частиц. Новые возможности кода сразу позволили разобраться в нескольких проблемах, возникающих при моделировании долговременной динамики кильватерной волны квазистатическими кодами. Это проблемы ранней хаотизации кильватерного следа в трехмерной геометрии (она оказалась численным эффектом), длинноволнового хоузинга (оказалось, что в отсутствие численной неустойчивости поперечные колебания микросгустков пучка не нарастают со временем) и раннего поперечного опрокидывания кильватерной волны в трехмерной геометрии (при подавлении численного шума двумерное и трехмерное моделирование дают близкие времена опрокидывания). Численным моделированием с использованием нового кода продемонстрирован новый метод инжекции, позволяющий на порядок ослабить требования на допустимую степень несоосности инжектируемого пучка-витнесса и кильватерной волны. Суть метода состоит в том, что перед пучком-витнессом на определенном расстоянии летит электронный сгусток-демпфер с зарядом, сравнимым с зарядом витнесса. Найдена область в пространстве параметров, в которой метод работает. Эта область оказалась достаточно широкой, чтобы методом можно было пользоваться в реальных экспериментах.

• Грант РНФ 23-12-00028 «Новые методы контроля инжекции и самоорганизации пучков в плазменном кильватерном ускорителе», руководитель Лотов К.В., 2023-2025 гг.

• I.Yu. Kargapolov, N.V. Okhotnikov, I.A. Shalimova, A.P. Sosedkin, and K.V. Lotov, Declustering of macroparticles in long-term simulations of plasma wakefield acceleration. Phys. Plasmas 32, 023905 (2025). (IF=2.2) https://doi.org/10.1063/5.0251688
• K.V. Lotov, I.Yu. Kargapolov, P.V. Tuev, Oscillation damper for misaligned witness in plasma wakefield accelerator.Phys. Plasmas 31, 123103 (2024). (IF=2.2) https://doi.org/10.1063/5.0239380