Dr. Csabai István (2018.08.01-2018.12.31)

ELTE, Complex rendszerek fizikája tanszék

Publikáció: StePS: A Multi-GPU Cosmological N-body Code for Compactified Simulations

Kivonat: Bár a kozmológiai standard modell, az LCDM jelentős sikereket ért el, az elmúlt években, a mérések pontossága elérte azt a határt, ahol a különböző megfigyelésekből származó paraméterbecslések, például a CMB és a szupernóva mérések alapján kiszámolt Hubble konstansok összeegyeztethetetlenek. A közelmúltban kidolgoztunk egy olyan modellt, amely az N-test szimuláción alapul, és a komplex struktúraképződés hatásának figyelembevételével feloldja ezt a feszültséget sötét energia bevezetése nélkül. A projekt során egy újfajta n-test szimulációs algoritmust (StePS) fejlesztünk ki, amely a jelenlegi módszerek korlátait leküzdve, a végtelen térbeli kiterjedést 4 dimenziós gömbi sztereografikus transzformációval egy kompakt sokaságra vetíti. Ennek a felületnek a diszkretizációja egy példátlan dinamikatartományú változó felbontású szimulációt eredményez ugyanazon számítási kapacitás mellett, ugyanakkor konzisztens marad a Newton-erőtörvénnyel. Ez a megközelítés egyesíti a multipól kifejtésen alapuló algoritmusok és AMR szimulációk legjobb tulajdonságait azáltal, hogy matematikailag konzisztensen finomodik a radiális felbontás a távoli fluktuációk szög szerinti izotropitása mellett. Módszerünk ideálisan ki tudja használni a GPU-k elosztott numerikus architektúráját. Az algoritmus prototípusának sikerességét teszteltük a hagyományos GADGET n-test szimulációval való összevetéssel. A kód első nyílt forráskódú verziója elérhető a GitHub-on és az Astrophysics Source Code Library-ban, leírása pedig a Rácz et al. MNRAS 477 (2018)-ban került publikációra.