北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所博士后于浩然與其科研團(tuán)隊(duì)行使我國(guó)“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)完成了3萬(wàn)億粒子數(shù)的數(shù)值模仿“TianNu”，這是當(dāng)今世界最大規(guī)模的N體數(shù)值模仿?！癟ianNu”行使“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)全體系的86%、13824個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，運(yùn)行約兩個(gè)星期，模仿了冷暗物質(zhì)（Cold Dark Matter）和中微子在宇宙年齡約137億年的共同演化。從“TianNu”的數(shù)據(jù)中，于浩然團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了中微子向冷暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)的凝聚效應(yīng)（Differential Neutrino Condensation Effect），行使該效應(yīng)科學(xué)家有望用當(dāng)今和將來(lái)的星系巡天數(shù)據(jù)測(cè)量中微子的質(zhì)量。該成果以于浩然為第一作者發(fā)表在2017年6月5日的期刊Nature Astronomy。

N體題目是研究N個(gè)質(zhì)點(diǎn)在引力相互作用下的動(dòng)力學(xué)題目，在N>2時(shí)沒(méi)有解析解，在N很大時(shí)必要行使計(jì)算機(jī)求得數(shù)值解。N體題目在天體物理、星系動(dòng)力學(xué)、宇宙學(xué)的非線性題目中有廣泛的應(yīng)用。2015年于浩然團(tuán)隊(duì)在“天河二號(hào)”超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行了N體數(shù)值模仿“TianNu”，粒子數(shù)量為3萬(wàn)億，為當(dāng)今世界上粒子數(shù)最多的宇宙大尺度結(jié)構(gòu)N體數(shù)值模仿，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。據(jù)于浩然博士介紹，之所以必要如許多的粒子，是由于中微子的速度彌散很大，不像宇宙中的冷暗物質(zhì)容易形成結(jié)構(gòu)，因此必要充足多的粒子來(lái)降低中微子分布的泊松噪聲對(duì)模仿效果的影響。

圖中展示了“TianNu”數(shù)值模仿的可視化效果，其中藍(lán)白色的纖維結(jié)構(gòu)為暗物質(zhì)的分布，而橙色彌散狀的“云”為中微子分布，并在大尺度上凝聚在冷暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)上。圖中被放大的兩個(gè)子圖分別展示了“中微子富”和“中微子貧”兩個(gè)區(qū)域。該研究發(fā)現(xiàn)，在這兩類區(qū)域中，中微子會(huì)導(dǎo)致星系團(tuán)性子的不同，從而可作為探針來(lái)測(cè)量中微子的質(zhì)量。此效應(yīng)為宇宙學(xué)觀測(cè)拓荒了一條自力測(cè)量中微子質(zhì)量的道路。

該成果在《科技日?qǐng)?bào)》2017年6月14日頭版被報(bào)道。

編輯：江南