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“天河二号”完成3万亿粒(li)子(zi)数宇宙中微(wei)子(zi)数值模拟

( 2014-05-15 )

“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(yue)13日电 记(ji)者王握文、特约(yue)通讯员于(yu)冬阳报道(dao):史(shi)上最(zui)超(chao)级(ji)的“宇宙大(da)片(pian)”来了。记(ji)者今天从(cong)国家超(chao)算广州中心获悉,“天河(he)二(er)号”超(chao)级(ji)计算机(ji)成功(gong)完成了3万(wan)亿粒子(zi)数(shu)的宇宙中微(wei)子(zi)和(he)暗物质数(shu)值模拟,揭示(shi)了宇宙大(da)爆炸1600万(wan)年(nian)之后至今约(yue)137亿年(nian)的漫(man)长演化(hua)进程,创(chuang)造了新的世(shi)界(jie)纪录。

据介绍(shao),北京(jing)师范(fan)大学(xue)天文系教(jiao)授张同杰领(ling)衔的(de)宇宙中微子(zi)数值模拟(ni)团(tuan)队参与了(le)这一研究(jiu)成(cheng)果的(de)技术攻关。“目前世界上(shang)只(zhi)有‘天河二号(hao)’能担此重任。它好比一架像(xiang)素(su)极高(gao)的(de)超高(gao)速摄像(xiang)机,通过(guo)对宇宙中微子(zi)和暗物质(zhi)的(de)数值模拟(ni),清晰呈现了(le)宇宙漫长的(de)演化‘视频(pin)’。”张同杰说。

中(zhong)微(wei)子是(shi)自(zi)然界中(zhong)最基本(ben)的(de)(de)(de)粒子种(zhong)类之(zhi)一,号称(cheng)“宇(yu)宙(zhou)幽灵(ling)”。它(ta)在宇(yu)宙(zhou)诞(dan)生后约(yue)1秒(miao)钟就脱离其他等离子体物质(zhi)的(de)(de)(de)影响,形成(cheng)看不见(jian)的(de)(de)(de)宇(yu)宙(zhou)背景。中(zhong)微(wei)子在宇(yu)宙(zhou)空(kong)间(jian)中(zhong)穿(chuan)梭往(wang)复,是(shi)宇(yu)宙(zhou)演化(hua)进(jin)程和(he)各种(zhong)天文(wen)现象的(de)(de)(de)参与(yu)者和(he)见(jian)证者。由于(yu)中(zhong)微(wei)子质(zhi)量(liang)约(yue)为电(dian)子质(zhi)量(liang)的(de)(de)(de)千万分之(zhi)一或(huo)更低,不带电(dian),运动速(su)度快,目(mu)前的(de)(de)(de)物理学(xue)实验和(he)宇(yu)宙(zhou)学(xue)观测都无法(fa)测定中(zhong)微(wei)子的(de)(de)(de)绝对质(zhi)量(liang)。但中(zhong)微(wei)子对宇(yu)宙(zhou)早(zao)期星系和(he)大(da)尺度结(jie)构的(de)(de)(de)形成(cheng)会(hui)产生微(wei)弱(ruo)的(de)(de)(de)抑制作用,后者可以通过大(da)规(gui)模(mo)宇(yu)宙(zhou)学(xue)数(shu)值模(mo)拟被间(jian)接“测量(liang)”,从而(er)获(huo)得中(zhong)微(wei)子质(zhi)量(liang)信(xin)息(xi)。但这种(zhong)大(da)规(gui)模(mo)宇(yu)宙(zhou)学(xue)数(shu)值模(mo)拟,必须依(yi)赖具有强(qiang)大(da)计算和(he)存储能力(li)的(de)(de)(de)超(chao)级计算机。

2013年底,国(guo)(guo)(guo)防科(ke)(ke)(ke)技大(da)学(xue)(xue)研(yan)(yan)制成功的(de)“天河二号(hao)”超(chao)级计(ji)算机(ji)在(zai)(zai)国(guo)(guo)(guo)家(jia)超(chao)算广州中心投(tou)入运行。此后,由(you)北(bei)京师范(fan)大(da)学(xue)(xue)、国(guo)(guo)(guo)防科(ke)(ke)(ke)技大(da)学(xue)(xue)、加(jia)拿大(da)理(li)论天体(ti)物(wu)理(li)研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)、北(bei)京大(da)学(xue)(xue)、中科(ke)(ke)(ke)院(yuan)高能(neng)物(wu)理(li)研(yan)(yan)究(jiu)所(suo)联合组成的(de)宇(yu)宙中微子(zi)(zi)数(shu)(shu)值(zhi)模(mo)(mo)拟(ni)团(tuan)队,经(jing)过(guo)一系列技术攻关,在(zai)(zai)“天河二号(hao)”上成功进(jin)行了3万(wan)亿粒(li)子(zi)(zi)数(shu)(shu)中微子(zi)(zi)和暗物(wu)质(zhi)的(de)宇(yu)宙学(xue)(xue)数(shu)(shu)值(zhi)模(mo)(mo)拟(ni)。据中科(ke)(ke)(ke)院(yuan)国(guo)(guo)(guo)家(jia)天文台宇(yu)宙暗物(wu)质(zhi)与(yu)暗能(neng)量研(yan)(yan)究(jiu)团(tuan)组首席科(ke)(ke)(ke)学(xue)(xue)家(jia)陈学(xue)(xue)雷研(yan)(yan)究(jiu)员介绍,该项研(yan)(yan)究(jiu)比美国(guo)(guo)(guo)阿贡国(guo)(guo)(guo)家(jia)实验室的(de)Mira超(chao)级计(ji)算机(ji)去年进(jin)行的(de)1.07万(wan)亿粒(li)子(zi)(zi)数(shu)(shu)数(shu)(shu)值(zhi)模(mo)(mo)拟(ni)超(chao)出2倍多,是目前国(guo)(guo)(guo)际(ji)宇(yu)宙学(xue)(xue)领域运行粒(li)子(zi)(zi)数(shu)(shu)最多的(de)N体(ti)数(shu)(shu)值(zhi)模(mo)(mo)拟(ni)。

有关(guan)专(zhuan)家(jia)指出,这一(yi)(yi)研(yan)究成果为通(tong)过天文观测手段研(yan)究宇宙(zhou)中(zhong)微(wei)子及其(qi)质量打开(kai)了一(yi)(yi)扇新的(de)(de)(de)大(da)门,有望大(da)大(da)缩短人类(lei)探(tan)索宇宙(zhou)起源与演化奥秘的(de)(de)(de)时(shi)间(jian)进(jin)程。随着科学(xue)家(jia)对中(zhong)微(wei)子各(ge)种参数的(de)(de)(de)进(jin)一(yi)(yi)步(bu)(bu)精确测定,将(jiang)逐步(bu)(bu)揭开(kai)中(zhong)微(wei)子这一(yi)(yi)“宇宙(zhou)幽(you)灵(ling)”的(de)(de)(de)神(shen)秘面纱(sha),对基(ji)础科学(xue)、宇宙(zhou)环境、地球(qiu)生态、矿藏勘(kan)探(tan)等(deng)领域的(de)(de)(de)科学(xue)研(yan)究将(jiang)起到积极的(de)(de)(de)推动作用。

宇宙(zhou)中(zhong)微子数(shu)值模拟团队(dui)部分(fen)成(cheng)员在“天(tian)河二号”前留(liu)影(ying)。


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