MPI-реализация расчета микроскопического оптического ядро-ядерного потенциала в рамках модели двойного фолдинга

Автор: Земляная Елена Валериевна, Лукьянов Константин Валерьевич, Башашин Максим Викторович

Журнал: Сетевое научное издание «Системный анализ в науке и образовании» @journal-sanse

Статья в выпуске: 3, 2016 года.

Бесплатный доступ

Представлен численный метод и параллельный алгоритм расчета оптического потенциала упругого рассеяния ядер на ядрах в рамках микроскопического подхода, определяемого моделью двойного фолдинга. В таком подходе потенциал вычисляется как сумма прямой и обменной части. Расчет прямого потенциала сводится к вычислению интегрального выражения и не представляет вычислительных трудностей. Для построения обменного потенциала необходимо численное решение нелинейного интегрального уравнения, что требует при массовых расчетах существенных затрат компьютерного времени. Разработанная параллельная вычислительная схема реализована на основе технологии MPI (Message Passing Interface). Эффективность разработанного подхода подтверждена методическими расчетами на многопроцессорных кластерах HybriLIT и ЦИВК Многофункционального информационно-вычислительного комплекса Лаборатории информационных технологий Объединенного института ядерных исследований (Дубна). В работе даны основные формулы, определяющие метод двойного фолдинга для расчета микроскопического оптического потенциала упругого рассеяния ядер на ядрах. Описан итерационный процесс численного решения соответствующего интегрального уравнения и параллельный алгоритм вычисления потенциала. Представлены численные результаты, демонстрирующие значительный выигрыш во времени при расчетах в параллельном режиме по сравнению с однопроцессорными вычислениями.

Еще

Ядро-ядерный оптический потенциал, итерационный процесс, параллельные вычисления

Короткий адрес: https://sciup.org/14123265

IDR: 14123265

MPI calculation of microscopic nucleus-nucleus optical potential within the frame of the double-folding model

We present a method and parallel algorithm for a calculation of the optical potential of nucleus-nucleus elastic scattering on the basis of the microscopic double-folding model. In this framework, the potential consists of direct and exchange parts. Calculation of the direct potential is reduced to the relatively simple integral expression. The exchange potential is constructed by means of numerical solution of the nonlinear integral equation, which requires significant computer time. A parallel computational scheme is implemented on the basis of MPI technology (Message Passing Interface). It’s efficiency is confirmed by methodical calculations on multi-processor clusters HybriLIT and CICC of the Multifunctional Information and Computing Complex in Laboratory of Information Technologies of Joint Institute for Nuclear Research (Dubna). In the paper, the formulae of the double-folding method are given. An iterative process for numerical solution of the respective nonlinear integral equation is described as well as the parallel algorithm for calculating the optical potential of microscopic nucleus-nucleus elastic scattering. The numerical results are presented to demonstrate the effectiveness of parallel calculations in comparison with serial regime.

Еще

Список литературы MPI-реализация расчета микроскопического оптического ядро-ядерного потенциала в рамках модели двойного фолдинга

  • Kunz P.D., Rost E. Computational Nuclear Physics / ed. by K.Langanke et al. - Berlin: Springer-Verlag, 1993. - Vol. 2. - Chap. 5.
  • Khoa D.T., Satchler G.R. Generalized folding model for elastic and inelastic nucleus-nucleus scattering using realistic density dependent nucleon-nucleon interaction // Nucl. Phys. A. - 2000. -Vol. 668. - Pp. 3-41.
  • EDN: MXTLEZ
  • Земляная Е.В., Лукьянов В.К., Лукьянов К.В. Ядро-ядерное рассеяние и оптический потенциал фолдинга // Ядерная физика. - 2006. - T. 69. - Вып.2. - C. 262-275.
  • Lukyanov V.K., Kadrev D.N., Zemlyanaya E.V., Antonov A.N., Lukyanov K.V., Gaidarov M.K. 6He 12C elastic scattering using a microscopic optical potential // Physical Review C. - 2010. - Vol. 82. - 024604.
  • EDN: MXIMCR
  • Lukyanov V.K., Kadrev D.N., Zemlyanaya E.V., Spasova K., Lukyanov K.V., Antonov A.N., Gaidarov M.K. Microscopic analysis of 10,11Be elastic scattering on protons and nuclei, and breakup processes of 11Be within the 10Be n cluster model // Physical Review C. - 2015. - Vol. 91. - 034606.
  • EDN: UFMKNT