由北京大學(xué)科維理天文與天體物理研究所博士后于浩然與北京師范大學(xué)天文系教授張同杰等組成的科研團隊，利用我國“天河二號”超級計算機完成了3萬億粒子數(shù)的N體數(shù)值模擬，揭示了宇宙大爆炸1600萬年之后至今約137億年的暗物質(zhì)和中微子的演化進程。該模擬首次發(fā)現(xiàn)了中微子在宇宙結(jié)構(gòu)中的凝聚效應(yīng)，開辟了一條獨立測量中微子質(zhì)量的道路。該研究發(fā)表在6月5日出版的《自然·天文學(xué)》上。

中微子是自然界中的基本粒子之一。它在宇宙大爆炸約1秒鐘后與其他等離子體物質(zhì)退耦，形成看不見的宇宙背景。目前的物理實驗和天文觀測都無法精確測量中微子的質(zhì)量。

暗物質(zhì)是宇宙的主要物質(zhì)構(gòu)成。該研究團隊用3萬億粒子模擬宇宙中的中微子、暗物質(zhì)的分布和演化，并發(fā)現(xiàn)中微子質(zhì)量可以通過宇宙中含有不同中微子豐度的區(qū)域中星系的特性來測量。相對于“貧”中微子區(qū)域，在“富”中微子區(qū)域，更多的中微子被大質(zhì)量暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)俘獲。這種凝聚效應(yīng)導(dǎo)致暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量函數(shù)的改變，最終導(dǎo)致星系的特性發(fā)生變化，為宇宙學(xué)觀測開辟了一條獨立測量中微子質(zhì)量的道路。

大規(guī)模宇宙學(xué)數(shù)值模擬依賴具有強大計算和存儲能力的超級計算機。該N體數(shù)值模擬于2015年初在“天河二號”上完成。其模擬粒子數(shù)超過美國Mira超級計算機進行的模擬，創(chuàng)造了新的世界紀錄。該研究成果的第一作者于浩然博士介紹說，N體數(shù)值模擬中的粒子數(shù)猶如攝像機的像素。“粒子數(shù)越多，就好比攝像機的分辨率越高，越能清晰地‘還原’宇宙演化歷史，降低中微子‘泊松噪聲’的影響?！保ㄓ浾咝扃悖?/p>