News & Events

 

Sveikiname kolegą, sėkmės tęsiant reikšmingus darbus!

 

Danielius sukūrė atviro kodo skaitinį modelį – kompiuterinę programą, kurią kiekvienas vartotojas, išmanantis programavimą, gali laisvai keisti, perrašyti pagal poreikį. Tokia programa leidžia modeliuoti (tirti naudojantis kompiuteriniais modeliais) lengvųjų jonų atgalinės sklaidos spektrus kristalinėse medžiagose. Kaip tai suprasti?

 

Vienas iš būdų nustatyti, kokia yra kristalinių medžiagų sudėtis ir kitos savybės – naudoti dalelių greitintuvą, kuriame mažytės dalelės jonai staigiai paleidžiami į bandinį. Tuomet dalelės atšoka atgal (kampu tarp 90° ir 180°), ir tai vadinama atgaline sklaida.

 

„Mes detektuojame pirminę dalelę ir įvertiname, kiek šio proceso metu ji prarado energijos. Registruojamas atgal grįžtančių dalelių spektras, energija – o tada galima nustatyti, kokia yra medžiagos sudėtis ar kitos savybės“, – sako D. Lingis.

 

 

 

Kompiuterinė programa, kurią sukūrė FTMC fizikas, tokius eksperimentus palengvina dviem būdais. Pirmasis – jeigu mokslininkai iš pradžių nežino jokių bandinio (tiriamos medžiagos) savybių, jie užregistruoja eksperimentinį lengvųjų jonų spektrą, naudodami dalelių greitintuvą, detektorius ir kitą įrangą. Tuomet tai atkartojama ir programoje – ir stebima, ar šiedu eksperimentai sutampa.

 

Antruoju atveju, jeigu fizikai turi bent šiek tiek informacijos apie tiriamą medžiagą, pradinis kompiuterinis modeliavimas gali parodyti, ko tikėtis iš tikro eksperimento dalelių greitintuve.

 

„Disertacijos metu buvo sukurtas atviro kodo modelis lengvųjų jonų atgalinės sklaidos spektrams modeliuoti nuo amorfinių medžiagų, taip pat buvo modifikuotas (patobulintas) originalus dalelių kanaliavimo kristalinėse medžiagose skaitinis modelis“, – pasakoja Danielius.

 

Dalelių kanaliavimas įvyksta, kai kristalinėse medžiagose dėl tvarkios atomų struktūros tam tikromis kryptimis egzistuoja atviri kanalai; jonai juda tokio kanalo centre, kur idealioje kristalinėje gardelėje atomų nėra. Dėl tokios „tuštumos“ lengvojo jono dalelė sufokusuojama į kanalo centrą ir gali sklisti laisviau bei giliau įsiskverbti į medžiagą, lygint su amorfinėmis medžiagomis. Šitaip, be kita ko, sumažėja dalelės energijos nuostoliai.

 

„Atviro kodo ypatybės leidžia modelio naudotojams laisvai keisti skaitinio modeliavimo sąlygas – naudoti skirtingas dalelių sklaidos skerspjūvių bibliotekas, taip pat dalelių energijos nuostolių bibliotekas, o taip pat ir laisvai modifikuoti fizikinius procesus leidžiant skaitiškai modeliuoti būtent tai, ko nori naudotojas“, – pabrėžia fizikas.

 

 

 

Pasak D. Lingio, šie eksperimentai ypač sudėtingi, todėl tokie įrankiai, kaip specialios kompiuterinės programos, labai reikalingi: „Rinkoje egzistuoja keletas atviro kodo ir laisvai prieinamų įrankių, leidžiančių atlikti tokią analizę amorfiniams bandiniams. Tačiau dominuoja uždaro kodo komerciniai įrankiai.

 

Kai eksperimentai atliekami su kristalinėmis medžiagomis, dalelių sąveikoje su medžiaga dažnai atsiranda dar vienas procesas, sunkinantis tiek dalelių sąveikos modeliavimą, tiek ir atgalinės sklaidos spektrų interpretavimą. Atgalinės sklaidos spektrams nuo kristalinių medžiagų skaitiškai modeliuoti yra nemažai įrankių, tačiau tik keletas iš jų yra atviro kodo.

 

Būtent atviro kodo įrankiai, nors ir laisvai prieinami ir sąlygiškai lengvai modifikuojami, yra seni ir nebepalaikomi. Todėl darbo metu buvo sukurtas laisvai prieinamas ir laisvai modifikuojamas modelis, paremtas nuolat atnaujinamo GEANT4 fizikos skaitinio modeliavimo paketu.“

 

Todėl, pasak Danieliaus, sukūrus nemokamą ir laisvai prieinamą kompiuterinę programą, kolegoms iš Lietuvos bei užsienio bus lengviau tirti fizikinius procesus ir testuoti savo hipotezes: „Prieš savaitę man asmeniškai parašė jaunasis mokslininkas iš Kanados, kuris taip pat skundėsi atviro kodo įrankių trūkumu. Kai išsiaiškinome jo problemą, tikėtina, dabar jis naudos mano įrankį su savo modifikacijomis. Taigi, jau atsiranda susidomėjimas iš mokslinės bendruomenės.“

 

Disertacijos autoriaus sukurtas atgalinės sklaidos spektrų modelio GEANT4 aplinkoje programinis kodas yra laisvai prieinamas internete:

• Amorfinių medžiagų atgalinės sklaidos modelis: https://github.com/dlingis/G4_RBS_simulator

• Modifikuotas dalelių kanaliavimo modelis GEANT4 aplinkoje: https://github.com/dlingis/G4_MC_IonBeamChanneling

• Atgalinės sklaidos modelis dalelių kanaliavimo geometrijoje: https://github.com/dlingis/G4_Channeling_RBS

 

Su autoriaus disertacija galite susipažinti čia.