中微子是宇宙中最小的粒子,但是它的确切大小是多少?这个问题困扰着物理学家几代人。但是,像大多数问题一样,可以通过突破边界来找到解决方案。
杜斯库巴大学,京都大学和日本东京大学的物理学家创造了一种新方法,用于建模大部分宇宙,以评估中微子对宇宙进化的微妙影响。
自1930年以来,中微子一直是标准物理模型的理论组成部分,自1950年代中期检测到它们还是它们也是实验基石。从理论上讲,这些颗粒应具有与光子相同的质量。但是,根据科学家的说法,它们不仅具有多种形状或“风味”,而且随着他们移动而振荡。
结果,物理学家认为中微子必须包括质量。此外,实验室研究已经确定了中微子可能变厚的最高参数,将其定为单个电子厚度的1/500,000。因此,我们的确切数量在零和1/500,000的电子质量之间。
自成立以来,中微子一直是宇宙的重要组成部分,在大爆炸期间从搅动的真空中弹出。直到今天,这些中微子残留物的中微子残留物的中微背景围绕着我们,类似于残留辐射的静态嗡嗡声,我们仍然可以将其视为宇宙微波背景。但是,关于大量遗物中微子会影响宇宙的新生结构的事实存在争议。很难确定会发生什么样的后果。
在典型的物理模型中,例如,太阳系或原子群,您可以选择几个项目,相互建立相互作用,将它们放在3D空间中,然后让计算机分析随着时间的推移发生的情况。“ N体”模拟可以帮助进行大规模模拟。但是,它们有限制,尤其是与量子物理学相比。
例如,大规模的中微子的作用与经典颗粒的作用不同。由于中微子仅与重力和弱亚原子颗粒相互作用,因此很难说出不同形式的中微子如何与宇宙扩张相互作用。
在研究期间,研究人员在该新模型中使用了血浆物理学的Vlasov仿真方程。科学家没有将遗物中微子视为离散对象,而是使用基于等离子体的方程式将其表征为连续介质。
该实验是使用日本Riken计算科学中心的超级计算机进行的。它展示了如何在不同尺度上使用该程序来提供许多可观察到的宇宙结构的现实表示。
该研究物理学家Yoshikawa的主要作者Koji Yoshikawa的主要作者说:“我们最大的仿真自我一致地结合了400万亿个网格上的弗拉索夫模拟和3,300亿个体制的计算,它准确地再现了宇宙中微子的复杂动力学。”
需要更多的研究来为遗物中微子的质量建立更精确的数量。尽管如此,该团队的成就已经赢得了他们在2021年获得ACM Gordon Bell奖的决赛入围者。
这项研究发表在SC ’21:国际高性能计算,网络,存储和分析会议论文集。