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(tuán)隊(duì)，利用我國(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N體數(shù)值模擬，揭示了宇宙大爆炸1600萬(wàn)年之后至今約137億年的暗物質(zhì)和中微子的演化進(jìn)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(kāi)辟了一條獨(dú)立測(cè)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(jiàn)的宇宙背景。目前的物理實(shí)驗(yàn)和天文觀測(cè)都無(wú)法精確測(cè)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(tuán)隊(duì)用3萬(wàn)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(guò)宇宙中含有不同中微子豐度的區(qū)域中星系的特性來(lái)測(cè)量。相對(duì)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(cè)開(kāi)辟了一條獨(dú)立測(cè)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(qiáng)大計(jì)算和存儲(chǔ)能力的超級(jí)計(jì)算機(jī)。該N體數(shù)值模擬于2015年初在“天河二號(hào)”上完成。其模擬粒子數(shù)超過(guò)美國(guó)Mira超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行的模擬，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。該研究成果的第一作者于浩然博士介紹說(shuō)，N體數(shù)值模擬中的粒子數(shù)猶如攝像機(jī)的像素。“粒子數(shù)越多，就好比攝像機(jī)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。”(徐玢)