شبیه‌سازی روند ایجاد جهان هستی با استفاده از سوپرکامپیوترها

همواره یکی از سوالات بی‌جواب بشر، نحوه‌ی شکل‌گیری جهان هستی به شکل امروزی آن بوده است که محققان و کیهان‌شناسان در پی یافتن پاسخ‌هایی منطقی و درست برای آن هستند. با ورود رایانه‌ها، پروسه‌ی تحقیقات و آزمایش‌ در علوم‌پایه سهل‌تر شده است. یکی از تحقیقاتی که در حال انجام است، شبیه‌سازی تغییرات در جهان هستی پس از وقوع تئوری بیگ‌بنگ است که توسط سه سوپرکامپیوتر موجود انجام می‌شود. با بازدید ایده همراه باشید تا جزئیات این خبر را بررسی کنیم.

تصویر فوق گویای یک نما از جهان در زمان نصف عمر کنونی خود است که با استفاده از شبیه‌سازی تیم تحقیقاتی آزمایشگاه ملی Argonne به‌دست آمده است. این پروژه، HACC نام گرفته است و تلاشی در راستای استفاده از سوپرکامپیوترها برای مدل‌سازی ترکیبی از فیزیک‌ذرات در نحوه‌ی شکل‌گیری جهان هستی است. این پروژه شامل 1.1 تریلیون ذره است که گسترش یافته و بایکدیگر ترکیب می‌شوند. لازم به‌ذکر است که حجم این پروژه 4 برابر میزان شبیه سازی شده در تحقیقات قبلی است. کارشناسان امیدوارند تا با انجام این شبیه سازی‌ها بتوانند روند توسعه‌ی جهان هستی و شکل‌گیری مواد را شبیه‌سازی کرده و از این طریق کیهان‌شناسان دلیل ایجاد ماده‌ی سیاه رنگ را بیابند که چیزی در حدود 25 درصد از جهان هستی را شامل می‌شود.

یکی از ملزومات انجام این شبیه‌سازی، استفاده از سوپرکامپیوترهای بسیلر قوی است. از این‌رو محققان از سه‌ سوپرکامپیوتر Titan،Sequoia و Mira به‌دین منظور استفاده نموده‌اند. با استفاده از Mira، شبیه‌سازی مذکور در حدود 25 پتافلاپ (به معنی عملیات شناور هر نقطه در ثانیه، مقیاسی برای سنجش کارائی پردازشگر رایانه‌هاست) را در اوج کاری پردازنده‌ استفاده کرده است که تنها یک سوپرکامپیوتر دیگر قادر به انجام چنین محاسباتی است. معماری استفاده شده برای انجام این شبیه‌سازی باید دارای فاکتور انعطاف‌پذیری می‌بود تا قابلیت اجرا در هر سه کامپیوتر را داشته باشد، از‌این‌رو کد‌های توسعه‌داده شده برای این شبیه‌سازی کاندید دریافت جایزه از آکادمی محاسبات با کارایی بالا شد. اما کارشناسان شبیه‌سازی‌های انجام شده را تنها یک آزمایش اولیه برای بررسی قابلیت‌ها و توانایی‌های این معماری عنوان کرده‌اند. سلمان حبیب، مدیر این پروژه امیدوار است تا در دی‌ماه سال جاری، شبیه‌سازی با استفاده از Titan به انجام برسد.

نتایج این شبیه‌سازی‌ها دربردارنده‌ی الگویی از نحوه‌ی شکل‌گیری جهان هستی است که از طریق فعل‌ و انفعال ذرات در ساختارهایی پیچیده به‌دست می‌آید. این شبیه‌سازی‌ها وضعیت جهان هستی را پس از 7.4 میلیون سال از رخ‌دادن بیگ‌بنگ به تصویر می‌کشند که در حدود 6.4 میلیون سال پیش است. با گذر زمان، آشفتگی‌ذرات ساختاری در هم‌تنیده و فشرده را تشکیل می‌دهند که به مرور منجر به ایجاد ماده‌ی سیاه می‌شود و در ادامه کهکشان‌ها و ستاره‌ها متولد می‌شوند.