НИУ ВШЭ: новые аналитические формулы заменяют часы вычислений секундами

Ученые НИУ ВШЭ и МФТИ разработали набор простых аналитических методов для расчета поведения тяжелых ионов в гелии под действием сильного электрического поля. Об этом "Газете.Ru" сообщили в пресс-службе НИУ ВШЭ. Плазма — газ из заряженных частиц, который хорошо проводит электричество и ведет себя сложнее обычного газа. Ее используют в лампах дневного света, сварочной дуге и токамаках, а атмосферные плазменные струи — для дезинфекции ран, обеззараживания поверхностей и обработки семян сельскохозяйственных растений. Чтобы добиться нужного состава струи, ученые предварительно вычисляют ее параметры методом Монте-Карло — точным, но ресурсозатратным способом: расчет подвижности и констант скоростей реакций для одного значения поля может занимать часы, а в сложных случаях сутки. Доцент факультета физики НИУ ВШЭ Александр Пономарев и профессор МФТИ Николай Александров модифицировали и объединили классические подходы, получив методы, позволяющие определять те же значения за секунды. Простейший метод работает при мощных электрических полях свыше 60 Тд, уточненный — во всем диапазоне, включая низкие поля, и подтвердил применимость вплоть до 250 Тд. Результаты новых методов авторы верифицировали на данных, полученных методом Монте-Карло, для отрицательно заряженных ионов кислорода, тетракислорода и оксида азота — важных для атмосферной плазмы. В мощных полях простейший метод дает отклонение подвижности ионов до 10%, уточненный — 2–7% в зависимости от типа иона; константы скорости реакций отклоняются не более чем в два раза. "Наши методы сводят нахождение характеристик ионов практически до вычислений на калькуляторе. Ускорение вычислений делает нас ближе к высокоэффективной медицине, основанной на воздействии плазмы на живые ткани, и к повышению урожайности сельскохозяйственных культур", — рассказал первый автор работы Александр Пономарев.