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“天河二号”完成3万亿粒子数宇宙中微子数值模拟

( 2015-05-15 )

“天河二号”揭秘宇宙137亿年演化进程

完成3万亿粒子数宇宙中微子数值模拟,创造了新的世界纪录

模拟宇宙中微子和暗物质的分布图像。

中国军网广州5月13日电 记者王握文、特约通讯员于冬阳报道:史上最超级的“宇宙大片”来了。记者今天从国家超算广州中心获悉,“天河二号”超级计算机成功完成了3万亿粒子数的宇宙中微子和暗物质数值模拟,揭示了宇宙大爆炸1600万年之后至今约137亿年的漫长演化进程,创造了新的世界纪录。

据介绍,北京师范大学天文系教授张同杰领衔的宇宙中微子数值模拟团队参与了这一研究成果的技术攻关。“目前世界上只有‘天河二号’能担此重任。它好比一架像素极高的超高速摄像机,通过对宇宙中微子和暗物质的数值模拟,清晰呈现了宇宙漫长的演化‘视频’。”张同杰说。

中微子是自然界中最基本的粒子种类之一,号称“宇宙幽灵”。它在宇宙诞生后约1秒钟就脱离其他等离子体物质的影响,形成看不见的宇宙背景。中微子在宇宙空间中穿梭往复,是宇宙演化进程和各种天文现象的参与者和见证者。由于中微子质量约为电子质量的千万分之一或更低,不带电,运动速度快,目前的物理学实验和宇宙学观测都无法测定中微子的绝对质量。但中微子对宇宙早期星系和大尺度结构的形成会产生微弱的抑制作用,后者可以通过大规模宇宙学数值模拟被间接“测量”,从而获得中微子质量信息。但这种大规模宇宙学数值模拟,必须依赖具有强大计算和存储能力的超级计算机。

2013年底,国防科技大学研制成功的“天河二号”超级计算机在国家超算广州中心投入运行。此后,由北京师范大学、国防科技大学、加拿大理论天体物理研究所、北京大学、中科院高能物理研究所联合组成的宇宙中微子数值模拟团队,经过一系列技术攻关,在“天河二号”上成功进行了3万亿粒子数中微子和暗物质的宇宙学数值模拟。据中科院国家天文台宇宙暗物质与暗能量研究团组首席科学家陈学雷研究员介绍,该项研究比美国阿贡国家实验室的Mira超级计算机去年进行的1.07万亿粒子数数值模拟超出2倍多,是目前国际宇宙学领域运行粒子数最多的N体数值模拟。

有关专家指出,这一研究成果为通过天文观测手段研究宇宙中微子及其质量打开了一扇新的大门,有望大大缩短人类探索宇宙起源与演化奥秘的时间进程。随着科学家对中微子各种参数的进一步精确测定,将逐步揭开中微子这一“宇宙幽灵”的神秘面纱,对基础科学、宇宙环境、地球生态、矿藏勘探等领域的科学研究将起到积极的推动作用。

宇宙中微子数值模拟团队部分成员在“天河二号”前留影。


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