发布日期：2024-05-25 13:58 点击次数：88
天地学家正在使用顶端的推测器用来揭开暗物资和暗能量的高明，它们共同组成了天地的 95%。通过暗夜采矿步地和强劲的 Aurora 超等推测机，科学家以前所未有的速率模拟天地场景，测试表面并完善模子。暗物资天然看不见，但不错通过引力效应通晓出来，而暗能量则加速了天地的膨大。
此可视化初次展示了在 Aurora 上进行的科学演示运行的数据。它自满了重子访佛在 HACC 模拟的里面能量上（与气体温度成正比）。该模拟使用 CRK-HACC 框架在 (1512 Mpc/h)³ 体积中演化出 2000 亿个暗物资和重子示踪粒子。图片来源：Silvio Rizzi 和 HACC 团队/阿贡国度实验室
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《鱿鱼游戏2》今天下午4点上线。（图／翻摄自X／NetflixKR）
通过专揽东谈主工智能和机器学习，有计划东谈主员不错灵验地将模拟与不雅察后果进行比拟，从而有可能改写基础物理学。
天地学家和天体物理学家的职责是揭开天地中最难以捉摸的组成部分。他们的指标是识别和有计划影响天地演化的覆盖力量。要是这些发现得以揭晓，它们将解答恒久存在的科常识题，致使挑战几个世纪以来抑止完善的物理学基本定律。
在好意思国能源部（DOE）阿贡国度实验室，有计划东谈主员正在开发类似于高技术采矿开发的先进推测器用，以有计划暗物资和暗能量的深重性质，这是当代物理学中最大的两个未解之谜。
阿贡物理学家兼天地学家萨尔曼·哈比卜（Salman Habib）线路：“暗物资和暗能量的内容尚不解确。咱们知谈这两种物资存在，但咱们不了解它们是什么，也不了解专揽它们存在的基甘心趣。”
专揽超等推测机终局天地冲突
为了匡助扩展现存表面，阿贡的科学家们正在尽力画图详备的星空图，将实践的天地不雅测后果与推测秘要集型天地模拟相谄谀。该步地名为“暗夜星空挖掘”，是极光早期科学决策的一部分，该决策由阿贡指令推测关节 (ALCF) 提供相沿，该关节是好意思国能源部科学办公室用户关节。
通过该决策，ALCF 与来自宇宙各地的多个有计划团队谐和，为阿贡新百亿亿亿次超等推测机Aurora 的限制和架构准备了一套种种化的代码和软件。
Aurora 每秒可履行着手一千万亿次（即十亿亿次）推测，这对于快速模拟和转换多半物理强度高的天地场景至关垂危。该团队但愿将这种材干涉先进的东谈主工智能( AI ) 和统计方法相谄谀，提供对暗物资和暗能量的功能和动态的更可靠神态，以及它们怎么与天地中星系的散布和特质联系联。
阿贡国度实验室的 Aurora 百亿亿次级超等推测机为模拟、东谈主工智能和数据分析有计划提供了强劲的功能。图片来源：阿贡国度实验室
未解之谜：天地的暗澹面
从伽利略到好意思国宇航局创始性的詹姆斯韦伯天际千里镜，东谈主类鸠合了多半令东谈主眼花头晕的插图和图像，它们连续塑造着咱们对天地的观点。
就在科学似乎已经很好地掌持了这个可不雅测天地的组成和机制时，暗势力驱动浮现体态，对物理学和天地学的既定模子形成了遍及的防止。
事实阐述，咱们所看到的可见物资只占天地的5%控制。科学家合计暗物资和暗能量折柳占27%和68%。
暗物资的线路不错追猜度 20 世纪初，但更当代的印象归功于瑞士天文体家弗里茨·兹维基。20 世纪 30 年代，兹维基洽商了星系团中单个星系的通晓——后发座星系团包含一千多个星系，整个星系齐相对集会。仅基于引力旨趣，他无法通晓星系团怎么保持谄谀在沿途。为了解释这一方位，他假定存在一种看不见的“暗物资”。
跟着 20 世纪 60 年代和 70 年代对单个星系的更仔细有计划，这一思法迟缓得到认同。最近使用其他探伤器进行的测量，如引力透镜（精练绕过中间质地时布景星系的图像发生诬陷），为暗物资的存在提供了惊东谈主的凭证。
暗能量：抑止膨大的谜团
但照旧枯竭了一些东西。即使加入了暗物资，现时的天地模子仍然抵抗衡。需要测量亮堂的爆炸恒星——超新星，天地学家才能测量天地的膨大进度以及膨大速率是降速照旧加速——才能发现咱们当今所说的暗能量。
很快，暗能量就加入了天地力的行列，成为这一惊东谈主发现的罪魁首恶：天地不仅在膨大，况且膨大速率还在加速，这让许多东谈主感到骇怪。暗能量起着某种反重力的作用，在很远的距离上以比重力更大的力量将物体拉开。
“值得细心的是，暗能量恰是使大限制星系团正常形成以及以某种形状保持天地模子竣工所需要的能量，”哈比卜解释谈。
他说，暗物资可能并不是一个如斯豪恣的构造，尤其是对于一个充满惊东谈主方位的天地来说。它深重之处在于它既不汲取也不放射光，但咱们不错通过它的引力效应“看到”它——就像黑洞相似。
“从某种意旨上说，它只是咱们尚未发现的另一种粒子，就像咱们知谈中微子存在，但咱们还莫得发现它们相似，”哈比卜说。“但暗能量是一个相配不同的命题，因为它明晰地证据了神态引力怎么运作的一个基本问题。这即是导致许多苦恼的原因。”
位于阿贡指令力推测中心的好意思国能源部 Aurora 等超等推测机将有助于让东谈主工智能变得越来越强劲。图片来源：阿贡指令力推测中心
有计划东谈主员使用 Aurora 这么的超等推测机来构建真确的天地模子，通过运行我方的捏造天地来有计划数百和数千种可能的情况。
捏造天地是数字孪生的例子，是地球时局或疾病传播等复杂系统的复杂模子。科学家专揽它们对系统的演变作念出很是准确的展望，并将它们当作通晓与这些系统内发生的随机事件（非常）联系的潜在问题的器用。恰是模子中的这些不律例或不一致之处可能会让有计划东谈主员有所发现。
咫尺，东谈主们合计暗物资（无论它是什么）不会与自身或可见物资互相作用，迪士尼彩乐园邀请码但它照实会像其他一切物资相似发生引力互相作用。可是，即使是这种有限的通晓仍然提倡了几种可能探伤到暗物资的存在并有计划其特质的场景。
要是暗物资照实存在自互相作用，那么这种互相作用可能会转换引力能源学。举例，你不错跟踪小星系中心隔邻恒星的轨谈，以详情其模式是否与仅通过引力所展望的模式不同。
况且由于它是动态的，有计划东谈主员不错模拟它。
“要是你给我一个暗物资怎么与自身互相作用的模子，我就不错把它放入我的模拟代码中，然后就能推测出会发生什么，”哈比卜说。“我不错在小轨范上展望质地散布将怎么变化。”
由于咫尺尚不存在令东谈主信服的暗物资互相作用模子，有计划东谈主员不错屡次运行不同的模子，并在此经过中转换参数。这个经过一直连接到得到一个与不雅察后果风雅一致、并能提供一些对于互相作用性质的陈迹的模子。
哈比卜指出，这个例子只是有计划天地模子广阔空间的边际和间隙的一种形状。要是使用 Aurora 的前辈（自己即是功能强劲的超等推测机）来完成这如故过，则需要数年时辰。但 Aurora 的百亿亿次推测材干，加上集成的东谈主工智能和统计方法，大大减少了模拟次数和得到后果所需的时辰。
东谈主工智能和机器学习加速发现
举例，东谈主工智能正在鼓动一种名为“模拟”的本事来科罚逆问题，即指标是根据不雅察到的后果或数据详情原因或系统属性的问题。这项新本事试图将模拟与某些天地学特征或能源学属性的不雅察和测量相匹配。直到最近，可能需要数千次模拟才能探索可能科罚特定问题的参数。
模拟是一种强劲的基于机器学习的统计方法，只需要很小数的模拟就能详情最妥贴一组不雅察后果的参数。
“因此，要点是咱们不错让这个经过变得愈加高效，”哈比卜说。
这是一个遍及的上风，卓越是在模拟天地场景时，比如天地的膨大和暗能量所起的作用。
“暗能量比暗物资更奥密，”他说，“因为它莫得与之联系的小限制能源学要素。况且由于它影响着天地的膨大速率，暗能量实践上正在转换天地在相配大的轨范上的活动形状。”
为了更好地掌持问题的严重性，有计划东谈主员着手必须测量天地的膨大率和星系互相隔离的速率。这些推测需要开发相配大且推测资本腾贵的星图，以捏造形状可视化和专揽起作用的力量。
就像暗物资相似，有计划东谈主员不错使用这种力的无穷变化来模拟不同的暗能量模子，转换参数直到模子驱动与不雅察后果一致。
其中一个轨迹模子需要回到天地的早期阶段来测量其膨大率，然后详情它是否跟着时辰的推移而发生了变化。
“要是是这么，它是否相宜你的预期，照旧有所不同？”哈比卜问谈。“事实阐述，各别很是奥密。但部分原因是现时的暗能量模子相配浮浅。
“因此，咫尺，咱们正试图对模子作念出越来越准确的展望，要是你发现测量后果与你的展望不一致，那么你就知谈有问题了，”他连续说谈。“它不会告诉你正确的谜底是什么，但它告诉咱们，咱们现存的浮浅模子是不正确的。这么咱们就不错开发新的模子了。”
照亮暗澹的天地
如斯反复，数千次，致使数百万次。该团队将专揽 Aurora 遍及的推测材干对天地进行大限制模拟，匡助鼓动推测天地学的发展，为灵验放射新的千里镜和探伤器铺平谈路。
这项有计划大略能解答暗能量和暗物资的内容，并科罚中微子之谜，中微子仍然是粒子物理学设施模子中一个令东谈主困惑的部分。自从实验揭示出中微子有三种不同种类或“滋味”的凭证以来，神态中微子的总质地就成了某种圣杯。每种粒子齐有我方的质地。
但对哈比卜来说，这个步地带给咱们的不单是是这些谜题的谜底。顶端本事的使用，尤其是推测本事，对咱们频频无法料思的更动有着令东谈主振奋的影响。
这项就业还敬佩了咱们与天际的恒久关系，并通过它，对天然产生了一些感性的通晓，并在往时导致了日期和精准导航等东谈主类设置。
“从根底上讲，咱们当今所作念的事情只是东谈主类与恒星、星系和其他一切事物之间悠久有计划的延迟，”他说。“通盘经过齐有一种内在的好意思。我的真理是，望望东谈主们看到哈勃或新詹姆斯·韦伯天际千里镜拍摄的图像时有多振奋。真切天地的材干很是令东谈主恐慌，因为它还告诉咱们许多对于咱们我方在宏不雅世界中的位置的信息。”
阿贡指令推测关节 (ALCF) 为科学家和工程师提供强劲的超等推测资源，匡助鼓动平素有计划规模的冲突。ALCF 得到好意思国能源部科学办公室通过其高等科学推测有计划 (ASCR) 决策的相沿，是好意思国两家致力于怒放、非秘要科学有计划的能源部指令推测关节之一。
编译自/ScitechDaily
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