ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Princeton Plazma Fiziği Laboratuvarı (PPPL), hem füzyon araştırmalarında hem de mikroçip üretiminde çığır açabilecek yeni bir simülasyon yöntemi geliştirdi. Laboratuvar tarafından yapılan açıklamaya göre, bu yöntem, endüstriyel plazmaların içindeki dönen elektrik alanlarını daha hızlı ve daha kararlı biçimde simüle edebiliyor. Bu gelişme, karmaşık ve elektrik yüklü plazmaların daha iyi anlaşılmasına ve optimize edilmesine olanak tanıyor.
YÜKSEK VERİMLİLİK SAĞLIYOR
Plazma simülasyonu alanında uzun zamandır karşılaşılan en büyük sorunlardan biri olan yüksek hesaplama gereksinimini aşmayı başaran bu yeni simülasyon, geleneksel kinetik modellerin aksine çok daha az işlem gücüyle daha kararlı sonuçlar verebiliyor. Geleneksel simülasyonlar, plazma içindeki parçacıkları izlemek için saniyede binlerce noktada milyonlarca matematiksel işlem gerektiriyordu ve bu durum süper bilgisayarlar için bile zorlu bir görev oluşturuyordu.
PPPL Baş Araştırma Fizikçisi Igor Kaganovich, geliştirilen bu yeni yöntemle simülasyon yeteneklerinin büyük ölçüde ilerlediğini vurguladı. Yöntemin, özellikle düşük basınçlı plazmaların hâkim olduğu endüstriyel ortamlarda büyük kolaylıklar sağlayacağı belirtiliyor.
KAMU-ÖZEL İŞBİRLİĞİ ÜRÜNÜ
Simülasyon kodu, PPPL ile yarı iletken endüstrisinin önemli firmalarından Applied Materials Inc. arasında kurulan kamu-özel sektör ortaklığı ile geliştirildi. Yeni yazılım, endüktif olarak eşlenmiş plazmalar hakkında daha ayrıntılı analizler sunuyor ve bu tür plazmalar, çip üretim süreçlerinde kritik rol oynuyor.
Kodun ilk versiyonu güvenilirlik sorunları yaşasa da, yapılan yapısal değişikliklerle kararlılığı ciddi biçimde artırıldı. Alberta Üniversitesi’nde araştırma görevlisi olan ve çalışmanın ilk yazarı Dmytro Sydorenko, yapılan denklem değişikliklerinin simülasyonu daha güvenilir hale getirdiğini belirtti. Böylece artık iki boyutlu endüktif plazmaların simülasyonu, pratik bir şekilde gerçekleştirilebiliyor.
DOĞRU ENERJİ KORUMASI
Yeni simülasyonun en dikkat çeken yönlerinden biri, enerjiyi doğru bir biçimde koruyabilme kapasitesi oldu. Bu özellik sayesinde elde edilen sonuçların, gerçek fiziksel süreçleri yansıtması garanti altına alınıyor. Bu da özellikle binlerce hatta milyonlarca adımdan oluşabilen simülasyon süreçlerinde hata payını minimuma indiriyor.
PPPL araştırmacılarından Jin Chen, karmaşık fiziksel sorunlar için yapılan bu tür iyileştirmelerin çok önemli olduğunu ifade etti. Simülasyonun, parçacıkları bir ızgara boyunca titizlikle izleyen "hücre içinde parçacık" yaklaşımını kullandığı ve geleneksel sıvı tabanlı modellerden daha hassas sonuçlar sunduğu bildirildi.
YENİ OLANAKLAR SUNUYOR
Bu gelişmiş simülasyon sayesinde bilim insanları, bir parçacığın belirli bir konumda ve hızda bulunma olasılığını ifade eden doğru dağılım fonksiyonlarına ulaşabiliyor. Bu da plazmanın nasıl oluştuğu ve evrimleştiği hakkında daha derin bilgiler edinilmesine imkân tanıyor.
Araştırma ekibi, bu tür detaylı modellemelerin sonuçları çarpıtacak sayısal hatalardan arındırılmış olması gerektiğini, yeni yöntemle bu hedefe önemli ölçüde yaklaşıldığını vurguladı. Elde edilen bilgiler, yalnızca mikroçip üretimi değil, aynı zamanda füzyon enerjisi alanında da büyük gelişmelere kapı aralayabilecek potansiyele sahip.
