超级仿真软件让时间“停止”,以捕获爆炸中发生的量子力学过程

   日期:2007-12-25     来源:中国测控网    评论:0    

    对于爆炸物的科学理解一直依赖于对爆炸形成过程的进行反复试验这一种方法。要对爆炸物有较好的理解,障碍一直在于爆炸物发生爆炸所花的时间极短。现在,位于美国加州Livermore的劳伦斯国家实验室(LLNL)的科学家通过在超级计算机上的详细仿真已经解决了这个问题,它的做法就是把时间放得足够慢,以捕获爆炸发生中出现的量子力学过程,从而解释猛烈转换的过程。

    LLNL把它的努力专注于最常见的氮基爆炸物之一—硝基甲烷,这种材料也被用于赛车场上顶级耗油的高速赛车。硝基甲烷缺氧,但是,当与硝酸铵混合时,后果可能是极其致命的。

    硝基甲烷看起来是透明的电绝缘材料,但是,研究人员的详细量子力学仿真揭示,在5百万分之一秒的爆炸时间内,它转化为一种透明反射金属导体,这个新的状态沿着整个冲击波阵面均存在,但是,在波阵面以后立即恢复光学上透明且电绝缘的特性。

    对爆炸的分子动力学详细仿真揭示了沿着爆炸冲击波阵面创造这种金属状态的两个主要机制。

    第一,硝基甲烷以化学方法分解为较小的分子,这些分子具有更有益于传导电子的电子特性,因为它们的电子状态在空间上更为扩展;第二,爆炸的高温—大约3000开尔文[4940华氏度]—产生了大量运载电流的电子励磁。

    LLNL与马萨诸塞州科技学院(MIT)协作,创造了世界上第一个对爆炸物的爆炸进行量子分子动态仿真的工具。目前,研究人员们正在计划利用仿真软件设计新的、更为强大的合成爆炸。

 
  
  
  
  
 
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