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“天河(he)二(er)号”完(wan)成3万亿粒子(zi)数(shu)宇宙中微(wei)子(zi)数(shu)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(guo)军网(wang)广州5月(yue)13日电 记者王握文(wen)、特约通讯员于冬阳(yang)报(bao)道:史上(shang)最超(chao)级的(de)“宇(yu)宙大片”来了(le)(le)。记者今天从国(guo)家(jia)超(chao)算(suan)广州中心获(huo)悉,“天河二号”超(chao)级计(ji)算(suan)机成(cheng)功完(wan)成(cheng)了(le)(le)3万亿粒(li)子数的(de)宇(yu)宙中微子和(he)暗物质数值模拟,揭示了(le)(le)宇(yu)宙大爆炸(zha)1600万年(nian)之后至今约137亿年(nian)的(de)漫长演化(hua)进(jin)程,创造了(le)(le)新(xin)的(de)世界纪(ji)录。

据介绍,北(bei)京师范大学天(tian)文(wen)系教(jiao)授张(zhang)同(tong)杰领衔的(de)宇宙中微(wei)子数(shu)值模拟团队(dui)参与了这一研究成果的(de)技(ji)术(shu)攻关。“目前世界(jie)上只有‘天(tian)河二号’能(neng)担此重任。它好(hao)比一架像素极高的(de)超(chao)高速摄像机,通过对宇宙中微(wei)子和暗物质的(de)数(shu)值模拟,清晰呈(cheng)现了宇宙漫长的(de)演化(hua)‘视频(pin)’。”张(zhang)同(tong)杰说。

中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)子(zi)(zi)是自然界中(zhong)(zhong)最基本(ben)的(de)(de)粒子(zi)(zi)种类之(zhi)一,号称(cheng)“宇(yu)宙(zhou)(zhou)幽灵”。它在(zai)宇(yu)宙(zhou)(zhou)诞生后约1秒钟就脱离(li)(li)其他等离(li)(li)子(zi)(zi)体物(wu)(wu)质(zhi)(zhi)的(de)(de)影(ying)响,形成看(kan)不见的(de)(de)宇(yu)宙(zhou)(zhou)背(bei)景(jing)。中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)子(zi)(zi)在(zai)宇(yu)宙(zhou)(zhou)空间中(zhong)(zhong)穿梭往(wang)复,是宇(yu)宙(zhou)(zhou)演(yan)化进程和(he)(he)各种天文现象的(de)(de)参与者和(he)(he)见证者。由于(yu)中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)子(zi)(zi)质(zhi)(zhi)量(liang)(liang)约为电(dian)(dian)子(zi)(zi)质(zhi)(zhi)量(liang)(liang)的(de)(de)千(qian)万分之(zhi)一或更低,不带(dai)电(dian)(dian),运动速度快(kuai),目前的(de)(de)物(wu)(wu)理学(xue)实(shi)验和(he)(he)宇(yu)宙(zhou)(zhou)学(xue)观(guan)测都无法(fa)测定中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)子(zi)(zi)的(de)(de)绝对(dui)质(zhi)(zhi)量(liang)(liang)。但中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)子(zi)(zi)对(dui)宇(yu)宙(zhou)(zhou)早期星系和(he)(he)大尺度结构的(de)(de)形成会产生微(wei)(wei)(wei)(wei)弱的(de)(de)抑制作用,后者可以通(tong)过大规(gui)模(mo)(mo)宇(yu)宙(zhou)(zhou)学(xue)数值模(mo)(mo)拟(ni)被(bei)间接“测量(liang)(liang)”,从而获得(de)中(zhong)(zhong)微(wei)(wei)(wei)(wei)子(zi)(zi)质(zhi)(zhi)量(liang)(liang)信息。但这种大规(gui)模(mo)(mo)宇(yu)宙(zhou)(zhou)学(xue)数值模(mo)(mo)拟(ni),必须依赖具有(you)强大计算和(he)(he)存储能力的(de)(de)超(chao)级计算机。

2013年底,国(guo)(guo)防科(ke)技大(da)(da)学(xue)研(yan)制成功(gong)(gong)的“天河二(er)号(hao)”超(chao)级计算(suan)机在(zai)国(guo)(guo)家(jia)(jia)超(chao)算(suan)广州中(zhong)心(xin)投入运行(xing)。此后,由北京(jing)(jing)师范大(da)(da)学(xue)、国(guo)(guo)防科(ke)技大(da)(da)学(xue)、加拿大(da)(da)理(li)论天体物理(li)研(yan)究(jiu)(jiu)所、北京(jing)(jing)大(da)(da)学(xue)、中(zhong)科(ke)院高能物理(li)研(yan)究(jiu)(jiu)所联合组(zu)成的宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)中(zhong)微子数值(zhi)模(mo)拟(ni)团(tuan)(tuan)队,经过一系列技术攻关,在(zai)“天河二(er)号(hao)”上成功(gong)(gong)进行(xing)了3万亿粒(li)子数中(zhong)微子和暗物质的宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)学(xue)数值(zhi)模(mo)拟(ni)。据中(zhong)科(ke)院国(guo)(guo)家(jia)(jia)天文(wen)台宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)暗物质与暗能量研(yan)究(jiu)(jiu)团(tuan)(tuan)组(zu)首(shou)席科(ke)学(xue)家(jia)(jia)陈学(xue)雷研(yan)究(jiu)(jiu)员介绍,该项研(yan)究(jiu)(jiu)比(bi)美国(guo)(guo)阿贡(gong)国(guo)(guo)家(jia)(jia)实验室的Mira超(chao)级计算(suan)机去(qu)年进行(xing)的1.07万亿粒(li)子数数值(zhi)模(mo)拟(ni)超(chao)出2倍多(duo),是(shi)目前国(guo)(guo)际宇(yu)(yu)宙(zhou)(zhou)学(xue)领(ling)域运行(xing)粒(li)子数最多(duo)的N体数值(zhi)模(mo)拟(ni)。

有(you)关专家指出,这(zhei)一研(yan)究(jiu)成果为通(tong)过(guo)天文观(guan)测手段研(yan)究(jiu)宇宙(zhou)中(zhong)(zhong)微子及其质量打开了一扇(shan)新的(de)(de)大(da)门,有(you)望大(da)大(da)缩(suo)短人类(lei)探索宇宙(zhou)起源(yuan)与演化奥秘(mi)的(de)(de)时间进程。随着科学(xue)家对(dui)中(zhong)(zhong)微子各种参数(shu)的(de)(de)进一步精确测定(ding),将逐步揭开中(zhong)(zhong)微子这(zhei)一“宇宙(zhou)幽灵”的(de)(de)神(shen)秘(mi)面纱,对(dui)基础科学(xue)、宇宙(zhou)环境、地(di)球生(sheng)态(tai)、矿藏勘探等领(ling)域(yu)的(de)(de)科学(xue)研(yan)究(jiu)将起到积极的(de)(de)推动作用。

宇(yu)宙(zhou)中微子数(shu)值(zhi)模拟团队部分成员在“天河二号(hao)”前留影。


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