Plazma – maddənin elektrik yüklü dördüncü vəziyyəti – kompüter çipləri və örtük materialları hazırlamaq üçün istifadə olunanlar da daxil olmaqla bir çox mühüm sənaye prosesinin mərkəzindədir.

Bu plazmaları simulyasiya etmək çətin ola bilər, çünki simulyasiyada minlərlə nöqtə üçün saniyədə dəfələrlə milyonlarla riyazi əməliyyat yerinə yetirilməlidir. Dünyanın ən sürətli superkompüterləri ilə belə, elm adamları bu istehsal proseslərini təkmilləşdirməyə kömək edəcək qədər ətraflı və kifayət qədər sürətli olan fərdi hissəcikləri nəzərə alan kinetik simulyasiya yaratmaq üçün mübarizə apardılar.

İndi yeni üsul induktiv olaraq birləşdirilmiş plazma kimi tanınan kinetik simulyasiyalar üçün təkmilləşdirilmiş sabitlik və səmərəlilik təklif edir. Metod ABŞ Enerji Departamentinin Princeton Plazma Fizikası Laboratoriyası (PPPL) və artıq alətdən istifadə edən çip avadanlığı istehsalçısı Applied Materials Inc. arasında özəl-dövlət tərəfdaşlığının bir hissəsi kimi hazırlanmış kodda həyata keçirilib. Alberta Universiteti, PPPL və Los Alamos Milli Laboratoriyasının tədqiqatçıları layihəyə öz töhfələrini verdilər.

Bu plazmaların təfərrüatlı simulyasiyaları plazmanın müxtəlif istehsal prosesləri üçün necə formalaşdığını və təkamül etdiyini daha yaxşı başa düşmək üçün vacibdir . Simulyasiya nə qədər real olsa, onun təmin etdiyi paylama funksiyaları bir o qədər dəqiqdir. Bu ölçülər, məsələn, bir hissəciyin müəyyən bir yerdə olması və müəyyən bir sürətlə hərəkət etməsi ehtimalını göstərir. Nəhayət, bu təfərrüatların başa düşülməsi, məsələn, daha sürətli çiplər və ya daha böyük yaddaşa malik yaddaş üçün naxışları silisium üzərinə həkk etmək üçün plazmadan daha zərif şəkildə necə istifadə olunacağına dair dərk etməyə səbəb ola bilər.

“Bu, bizim imkanlarımızda irəliyə doğru atılmış böyük bir addımdır” dedi PPPL-in baş tədqiqatçı fizikası və Physics of Plasmas -da nəşr olunan və simulyasiya tapıntılarının təfərrüatlarını əks etdirən jurnal məqaləsinin həmmüəllifi İqor Kaqanoviç .

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=280&slotname=8188791252&adk=1751428779&adf=308666314&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&fwrnh=0&lmt=1747904208&rafmt=1&armr=3&format=540×280&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-05-faster-stable-plasma-simulations-advance.html&fwr=0&rpe=1&resp_fmts=3&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM2LjAuNzEwMy4xMTQiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzYuMC43MTAzLjExNCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNi4wLjcxMDMuMTE0Il0sWyJOb3QuQS9CcmFuZCIsIjk5LjAuMC4wIl1dLDBd&dt=1747904208872&bpp=3&bdt=175&idt=24&shv=r20250520&mjsv=m202505210101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903871%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903871%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1747903871%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=2378539752459&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=4&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2117&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=95353386%2C95360391%2C95360812%2C31092612%2C95360957&oid=2&pvsid=2665199288551368&tmod=1012410555&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=4&uci=a!4&btvi=1&fsb=1&dtd=89

Kodu etibarlı etmək

Kodun ilkin versiyası etibarsız olduğunu sübut edən köhnə metoddan istifadə etməklə hazırlanmışdır. Alberta Universitetinin elmi işçisi və məqalənin ilk müəllifi Dmytro Sydorenko, kodu daha sabit etmək üçün metodda əhəmiyyətli dəyişikliklər edildiyini söylədi.

“Biz tənlikləri dəyişdirdik, ona görə də simulyasiya dərhal çox etibarlı oldu və artıq qəza baş vermədi” dedi. “Beləliklə, indi biz induktiv olaraq birləşdirilən plazmaların iki məkan ölçüsünə simulyasiyası üçün istifadə edilə bilən alətimiz var.”

Kod, qismən, elektrik sahələrindən birinin hesablanması üsulunu dəyişdirərək təkmilləşdirilmişdir. Elektrik sahəsi elektrik yüklərini və cərəyanlarını əhatə edən görünməz qüvvə sahəsi kimidir. Hissəciklərə qüvvələr tətbiq edir. İnduktiv birləşmiş plazmada elektrik cərəyanı daşıyan naqil sarğı dəyişən maqnit sahəsi yaradır ki, bu da öz növbəsində plazmanı qızdıran elektrik sahəsi yaradır. Komandanın səylərini cəmləşdirdiyi solenoid elektrik sahəsi kimi tanınan bu sahədir .

Kod Los Alamos Milli Laboratoriyasından Salomon Janhunen tərəfindən hazırlanmış prosedurlar əsasında elektromaqnit sahələri hesablayır. Bu prosedurlar problemin fizika, riyaziyyat və kompüter elmləri aspektləri arasında körpü rolunu oynayan PPPL-dən Jin Chen tərəfindən optimallaşdırılıb.

“Mürəkkəb bir problem üçün yaxşılaşma əhəmiyyətlidir” dedi Çen.

Simulyasiya hüceyrədaxili hissəcik kodu kimi tanınır, çünki o, kosmosda bir şəbəkə hüceyrəsindən digərinə keçərkən fərdi hissəcikləri (yaxud makrohissəciklər adlanan kiçik hissəciklər qruplarını) izləyir. Bu yanaşma xüsusilə qaz təzyiqinin aşağı olduğu sənaye cihazlarında istifadə olunan plazmalar üçün yaxşı işləyir. Bu cür plazmalar üçün maye yanaşma işləmir, çünki ayrı-ayrı hissəcikləri izləmək əvəzinə orta dəyərlərdən istifadə edir.

Enerjinin saxlanma qanununa tabe olmaq

“Bu yeni simulyasiya bizə enerjiyə dəqiq qənaət etməklə daha böyük plazmaları tez modelləşdirməyə imkan verir və nəticələrin ədədi artefaktlardan çox real fiziki prosesləri əks etdirməsinə kömək edir”, – Kaqanoviç bildirib.

Real dünyada enerji təsadüfi olaraq görünmür və ya yox olmur. Enerjinin saxlanması qanununa əməl edir. Ancaq kompüter simulyasiyasında kiçik bir səhv hər addımda toplana bilər. Hər bir simulyasiya minlərlə və hətta milyonlarla addımı əhatə edə bildiyi üçün kiçik bir səhv nəticələri əhəmiyyətli dərəcədə azaldır. Enerjiyə qənaət edilməsinə əmin olmaq simulyasiyanın real plazmaya sadiq qalmasına kömək edir.

Daha çox məlumat: Dmytro Sydorenko et al, İki ölçülü Darvin hissəcik kodu ilə induktiv birləşmiş plazmanın simulyasiyası, Plazmaların fizikası (2025). DOI: 10.1063/5.0241152

Jurnal məlumatı: Plazmaların fizikası 

Princeton Plazma Fizika Laboratoriyası tərəfindən təmin edilmişdir