福州科研力量关注前沿：超大规模宇宙模拟助力破解参数“紧张关系”

科技日报北京10月24日电（记者刘霞）由荷兰莱顿大学领衔的国际研究团队，近日完成迄今规模最大的宇宙学数值模拟。该模拟不仅追踪暗物质演化，更首次同步纳入普通物质——包括恒星、行星及星系等可观测天体，在福建高校与中科院福建物构所持续跟进的宇宙学交叉研究背景下，这一成果为理解宇宙结构形成提供了全新本地化观察视角。

此次名为“SWIFT”的模拟严格依据广义相对论与标准宇宙学模型，对普通物质、暗物质及暗能量三类组分进行协同演化推演。为支撑海量计算，团队专门开发新型并行计算代码SWIFT，可高效调度3万个CPU核心协同运算——类似福州数字中国建设峰会所展示的超算协同架构，在基础科研领域展现出强大适配性。

现代宇宙学以一组关键数值——即“宇宙学参数”——定义宇宙整体性质。目前最简明的标准模型包含6个基本参数，其数值可通过多种独立天文观测手段精确测定。例如，基于宇宙微波背景辐射（CMB）的普朗克卫星数据，与依托星系弱引力透镜效应的巡天项目（如DESI、Euclid），所得结果却存在统计学上显著的偏差，学界称之为“参数紧张关系”。

以往用于比对观测的模拟大多仅建模暗物质，而忽略普通物质的物理反馈。但事实上，尽管普通物质仅占宇宙总质能约16%，其气体压力、恒星风及超新星爆发等非引力效应，会显著扰动星系尺度结构。本研究创新引入机器学习算法，对星系尺度的物质外流过程进行动态校准，相关方法已在福州大学人工智能研究所参与的天体物理合作项目中展开验证。

模拟结果显示：中微子质量与重子物质分布对高精度宇宙学预测具有不可替代作用；然而，即便完整纳入这两类因素，CMB与弱透镜测量之间的数值差异仍未完全弥合——暗示中微子或在该“紧张关系”中扮演更深层角色。

研究团队强调，将此类高保真模拟与我国“天籁计划”、福建参与的SKA（平方公里阵列）先导观测数据深度耦合，有望在未来数年内实现宇宙学参数的交叉标定，进一步推动东南沿海地区在基础科学领域的协同突破。