The 'Advanced Proton Driven Plasma Wakefield Acceleration Experiment' (AWAKE) aims to accelerate leptons via proton-beam-driven wakefield acceleration. It comprises extensive numerical studies as well as experiments at the CERN laboratory. The baseline scenario incorporates a plasma volume of approximately 62 cm3. The plasma wavelength is about 1.25 mm and needs to be adequately resolved, using a minimum of 130 points per plasma wavelength, in order to accurately reproduce the physics. The baseline scenario incorporates the proton beam micro-bunching, the concurrent nonlinear wakefield growth as well as the off-axis electron beam injection, trapping and acceleration. We present results for the first three-dimensional simulation of this baseline scenario with a full model, using a sufficient resolution. The simulation consumed about 22 Mch of computer resources and scaled up to 32 768 cores, thanks to a multitude of adaptions, improvements and optimization of the simulation code PSC. Through this large-scale simulation effort we were able to verify the results of reduced-model simulations as well as identify important novel effects during the electron injection process.
AWAKE（陽子駆動プラズマ航跡場加速実験）は、陽子ビーム駆動の航跡場加速による電子加速を目的としている。この研究は、CERN研究所での実験に加えて、広範な数値シミュレーションを含む。ベースラインシナリオでは、約62 cm³のプラズマ体積を想定している。プラズマ波長は約1.25 mmであり、物理を正確に再現するためには、1波長あたり最低130点の分解能が必要である。ベースラインシナリオには、陽子ビームのマイクロバンチング、それに伴う非線形航跡場の成長、さらにオフアクシスでの電子ビーム入射が含まれる。我々は、このベースラインシナリオの最初の3次元シミュレーションを、十分な分解能を持つ完全モデルを用いて実施した。このシミュレーションは約22 Mコア時間を消費し、シミュレーションコードPSCの多数の適応、改良、最適化により、最大32,768コアまでスケールアップした。この大規模シミュレーションにより、低次元モデルによるシミュレーション結果の検証が可能となっただけでなく、電子入射過程における重要な新規効果も明らかになった。