「天河二號」揭秘宇宙137億年演化進程

模擬宇宙中微子和暗物質的分布圖像。

中國軍網廣州5月13日電記者王握文、特約通訊員於冬陽報導：史上最超級的「宇宙大片」來了。記者今天從國家超算廣州中心獲悉，「天河二號」超級計算機成功完成了3萬億粒子數的宇宙中微子和暗物質數值模擬，揭示了宇宙大爆炸1600萬年之後至今約137億年的漫長演化進程，創造了新的世界紀錄。

據介紹，北京師範大學天文系教授張同傑領銜的宇宙中微子數值模擬團隊參與了這一研究成果的技術攻關。「目前世界上只有『天河二號』能擔此重任。它好比一架像素極高的超高速攝像機，通過對宇宙中微子和暗物質的數值模擬，清晰呈現了宇宙漫長的演化『視頻』。」張同傑說。

中微子是自然界中最基本的粒子種類之一，號稱「宇宙幽靈」。它在宇宙誕生後約1秒鐘就脫離其他等離子體物質的影響，形成看不見的宇宙背景。中微子在宇宙空間中穿梭往復，是宇宙演化進程和各種天文現象的參與者和見證者。由於中微子質量約為電子質量的千萬分之一或更低，不帶電，運動速度快，目前的物理學實驗和宇宙學觀測都無法測定中微子的絕對質量。但中微子對宇宙早期星系和大尺度結構的形成會產生微弱的抑制作用，後者可以通過大規模宇宙學數值模擬被間接「測量」，從而獲得中微子質量信息。但這種大規模宇宙學數值模擬，必須依賴具有強大計算和存儲能力的超級計算機。

2013年底，國防科技大學研製成功的「天河二號」超級計算機在國家超算廣州中心投入運行。此後，由北京師範大學、國防科技大學、加拿大理論天體物理研究所、北京大學、中科院高能物理研究所聯合組成的宇宙中微子數值模擬團隊，經過一系列技術攻關，在「天河二號」上成功進行了3萬億粒子數中微子和暗物質的宇宙學數值模擬。據中科院國家天文臺宇宙暗物質與暗能量研究團組首席科學家陳學雷研究員介紹，該項研究比美國阿貢國家實驗室的Ｍｉｒａ超級計算機去年進行的1.07萬億粒子數數值模擬超出2倍多，是目前國際宇宙學領域運行粒子數最多的N體數值模擬。

有關專家指出，這一研究成果為通過天文觀測手段研究宇宙中微子及其質量打開了一扇新的大門，有望大大縮短人類探索宇宙起源與演化奧秘的時間進程。隨著科學家對中微子各種參數的進一步精確測定，將逐步揭開中微子這一「宇宙幽靈」的神秘面紗，對基礎科學、宇宙環境、地球生態、礦藏勘探等領域的科學研究將起到積極的推動作用。