Stuttgart 2012 – wissenschaftliches Programm
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Q: Fachverband Quantenoptik und Photonik
Q 64: Precision spectroscopy of atoms and ions IV
Q 64.6: Vortrag
Freitag, 16. März 2012, 11:45–12:00, V47.03
Einsatz von Grafikkarten zur Simulation von Ionenwolken in Penningfallen — •Jochen Steinmann1,2, Juergen Groß2, Guenter Zwicknagel3, Frank Herfurth1 und Svetlana Fedotova1 — 11GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung — 2Hochschule Darmstadt — 3Universität Erlangen-Nürnberg
An der HITRAP-Anlage (Highly Charged Ion Trap) der Gesellschaft für Schwerionenforschung (GSI) sollen Präzisionsexperimente mit hochgeladenen Ionen, bis hin zu nacktem Uran (U92+), durchgeführt werden. Teil der HITRAP-Anlage ist eine kryogene Penningfalle, in der bis zu 105 Ionen gespeichert werden können, die durch Elektronen- und anschließender Widerstandskühlung bis auf 4 K abgekühlt werden. Der Abkühlprozess führt im Potentialminimum der Falle zu einem Anstieg der Ionendichte, sodass Coulombwechselwirkung zunehmend das Verhalten des Vielteilchensystems bestimmt und somit die Bewegungsgleichungen der Ionen nicht mehr als entkoppeltes System betrachtet werden können. Der Rechenaufwand zur Lösung solcher Differentialgleichungssysteme skaliert quadratisch mit der Teilchenzahl, selbst für Hochleistungsrechner ergeben sich daher schnell Simulationszeiten auf einer Zeitskala von Jahren. Aufgrund des hohen Parallelisierungsgrades des Vielteilchensystems ist eine drastische Senkung der Simulationszeit durch den Einsatz von Grafikkarten möglich. Es konnte bereits die Abkühlung von bis zu 10000 Teilchen simuliert werden, unter Verwendung handelsüblicher Grafikkarten.