Использование адаптивной сетки на основе квадродерева для моделирования конечного состояния квантово-полевой системы при импульсном внешнем воздействии

Автор: Панферов Анатолий Дмитриевич, Маханьков Алексей Владимирович, Трунов Александр Алексеевич

Журнал: Программные системы: теория и приложения @programmnye-sistemy

Рубрика: Математическое моделирование

Статья в выпуске: 1 (44) т.11, 2020 года.

Бесплатный доступ

Успешность использования математических моделей, определяющих поведение квантово-полевых систем в параметрических пространствах, критически зависит от уровня оптимизации процедуры получения решения. В работе рассматривается задача вычисления плотности носителей, возникающих в графене в результате действия импульсного электрического поля. Основой модели является система кинетических уравнений, обеспечивающих вычисление остаточной функции распределения. Её интегрирование по импульсному пространству даёт искомую плотность носителей. Проблема заключается в высокой вычислительной сложности покрытия импульсного пространства равномерной сеткой, обеспечивающей точное вычисление плотности для различных параметров импульса поля. При этом модель не содержит критериев определения удовлетворительных параметров сетки. В работе предложена и реализована процедура построения адаптивной сетки в форме квадродерева, имеющего переменный размер покрывающих квадратов. Построение реализовано в форме итерационной процедуры, совмещенной с процессом вычисления значений функции распределения.

Еще

Численное моделирование, адаптивная сетка, квадродерево, графен

Короткий адрес: https://sciup.org/143170861

IDR: 143170861   |   DOI: 10.25209/2079-3316-2020-11-1-79-92

Список литературы Использование адаптивной сетки на основе квадродерева для моделирования конечного состояния квантово-полевой системы при импульсном внешнем воздействии

  • M.M. Glazov, S.D. Ganichev. “High frequency electric field induced nonlinear effects in graphene”, Physics Reports, 535:3 (2014), pp. 101-138. DOI: 10.1016/j.physrep.2013.10.003
  • P. Bowlan, E. Martinez-Moreno, K. Reimann, T. Elsaesser, M. Woerner. “Ultrafast terahertz response of multilayer graphene in the nonperturbative regime”, Phys. Rev. B, 89:4 (2014), 041408. DOI: 10.1103/PhysRevB.89.041408
  • M. Baudisch, A. Marini, J.D. Cox, T. Zhu, F. Silva, S. Teichmann, M. Massicotte, F. Koppens, L.S. Levitov, F.J. Garcia de Abajo, J. Biegert. “Ultrafast nonlinear optical response of Dirac fermions in graphene”, Nature Communications, 9 (2018), 1018. DOI: 10.1038/s41467-018-03413-7
  • Zi-Yu Chen, Rui Gin. “Circularly polarized extreme ultraviolet high harmonic generation in graphene”, Optics Express, 27:3 (2019), pp. 3761-3770. DOI: 10.1364/OE.27.003761
  • S.A. Smolyansky, D.V. Churochkin, V.V. Dmitriev, A.D. Panferov, B. Kämpfer. “Residual currents generated from vacuum by an electric field pulse in 2+1 dimensional QED models”, EPJ Web of Conferences, 138 (2017), 06004. DOI: 10.1051/epjconf/201713806004
  • A.D. Panferov, S.A. Smolyansky, D.B. Blaschke, N.T. Gevorgyan. “Comparing two different descriptions of the I-V characteristic of graphene: theory and experiment”, EPJ Web of Conferences, 204 (2019), 06008.
  • DOI: 10.1051/epjconf/201920406008
  • S.A. Smolyansky, A.D. Panferov, D.B. Blaschke, N.T. Gevorgyan. “Nonperturbative kinetic description of electron-hole excitations in graphene in a time dependent electric field of arbitrary polarization”, Particles, 2:2 (2019), pp. 208-230.
  • DOI: 10.3390/particles2020015
  • А.Д. Панферов, А.В. Маханьков. «Моделирование действия коротких оптических импульсов на графен», Программные системы: теория и приложения, 10:1(40) (2019), с. 33-46.
  • DOI: 10.25209/2079-3316-2019-10-1-33-46
  • А.А. Трунов, Р.Д. Аль-Карави, Т.Т. Веревин, Н.А. Новиков, А.Д. Панферов. «Визуализация и анализ массивов данных при моделировании поведения графена во внешнем электрическом поле», Материалы XVIII Международной конференции имени А. Ф. Терпугова. 1, ИТММ-2019 (26-30 июня 2019 г., Саратов, Россия), Издательство НТЛ, Томск, 2019, , с. 158-162.
  • ISBN: 978-5-89503-628-0
  • J.S. Schwinger. “On gauge invariance and vacuum polarization”, Phys. Rev., 82:5, 664-679 664-679 (1951).
  • DOI: 10.1103/PhysRev.82.664
  • V.N. Pervushin, V.V. Skokov. “Kinetic description of fermion production in the oscillator representation”, Acta Phys. Polon. B, 37 (2006, 2587-2600 2587-2600).
  • F. Hebenstreit, R. Alkofer, H. Gies. “Pair production beyond the Schwinger formula in time-dependent electric fields”, Phys. Rev. D, 78:6 (2008), 061701.
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.78.061701
  • D.B. Blaschke, B. Kämpfer, S.M. Schmidt, A.D. Panferov, A.V. Prozorkevich, S.A. Smolyansky. “Properties of the electron-positron plasma created from a vacuum in a strong laser field: Quasiparticle excitations”, Phys. Rev. D, 88:4 (2013), 045017.
  • DOI: 10.1103/PhysRevD.88.045017
  • A.D. Panferov, S.A. Smolyansky, A. Otto, B. Kämpfer, D.B. Blaschke, L. Juchnowski. “Assisted dynamical Schwinger effect: pair production in a pulsed bifrequent field”, Eur. Phys. J. D, 70 (2016), 56.
  • DOI: 10.1140/epjd/e2016-60517-y
Еще
Статья научная