BOLA – Lazerinių plazminės bangos greitintuvų optimizavimas Bajeso metodais, kombinuojant skaitinio modeliavimo ir eksperimentų duomenis

Programos / kvietimo kodai: S-IRA-25-8 (susiję projektai: P-IRA-25-13, P-IRA-25-20)

Projekto tipas: ITP

Vykdytojas: Fizinių ir technologijos mokslų centras (FTMC)

Kitos šalies projekto Nr.: 101169117

Projekto laikotarpis: 2025-09-01 – 2027-08-31

FTMC projekto vadovas: Gediminas Račiukaitis

Šiame projekte siekiama optimizuoti didelės energijos elektronų pluoštų greitinimą lazerinės plazmos bangos greitintuvuose, užtikrinant minimalią energijos sklaidą ir pluošto skėstį. Tam bus taikomas Bajeso optimizavimas (Bayesian Optimisation, BO), naudojant sintetinius duomenis iš Particle-in-Cell (PIC) tipo skaitinių elektronų greitinimo modeliavimų, apimančių platų lazerio ir plazmos parametrų diapazoną.

Modeliavimai apims šiuos pagrindinius kintamuosius:
– lazerio intensyvumą,
– impulso trukmę,
– fokusavimo dėmės (pluošto) skersmenį,
– išilginius plazmos tankio profilius.

Bajeso optimizavimas bus integruotas su PIC modeliavimu ir ANSYS Fluent dujų srauto skaitiniais modeliais, leidžiančiais sistemingai tirti ir optimizuoti eksperimentinius parametrus bei geriau kontroliuoti pagreitintų elektronų pluoštų kokybę.

Be to, projekte bus taikomi mašininio mokymosi metodai, skirti eksperimentinių duomenų analizei ir interpretavimui, taip koreguojant modelius ir mažinant neatitikimus tarp skaitinių prognozių ir realių eksperimentinių rezultatų.

Antrajame projekto etape PIC modeliavimai bus atliekami naudojant eksperimentiškai išmatuotus lazerio pluošto ir plazmos taikinių profilius, o gauti rezultatai bus tiesiogiai lyginami su eksperimentiniais duomenimis, gautais naudojant didelio pasikartojimo dažnio teravatinių (TW) klasių lazerius.

Galutinis projekto mokslinis tikslas – prisidėti prie kompaktiškų lazerinių dalelių greitintuvų technologijų vystymo, skirtų taikymams moksle, medicinoje ir pramonėje, bei pasiekti labai didelės energijos elektronų (VHEE) pluoštų parametrus, tinkamus vėžio radioterapijai.

Šis daugialypis požiūris, jungiantis pažangius skaitinius metodus, Bajeso optimizavimą ir eksperimentinį patvirtinimą, reikšmingai prisideda prie programos tikslų įgyvendinimo ir pažangių lazerinės plazmos akceleracijos technologijų plėtros.