Simulaciones cosmológicas de neutrinos a escala extrema

Restringir la masa de los neutrinos sigue siendo un desafío esquivo en la física moderna. Se esperan mediciones de precisión de varias sondas cosmológicas próximas de la estructura a gran escala. Lograr este objetivo depende de un nivel de precisión equivalente en las predicciones teóricas del agrupamiento de neutrinos. Las simulaciones numéricas de la evolución no lineal de la materia oscura fría y los neutrinos juegan un papel fundamental en este proceso. Incorporamos neutrinos en el código cosmológico N-cuerpo CUBEP3M y discutimos los retos asociados con llevarlo a las escalas extremas exigidas por el problema de los neutrinos. Destacamos las optimizaciones del código realizadas para aprovechar las arquitecturas modernas de computación de alto rendimiento y presentamos un nuevo método de compresión de datos que reduce la huella de partículas en el espacio de fases de 24 bytes en precisión simple a aproximadamente 9 bytes. Escalamos el problema de los neutrinos al superordenador Tianhe-2 y proporcionamos detalles de nuestra ejecución de producción, llamada TianNu, que utiliza el 86% de la máquina (13,824 nodos de cómputo). Con un total de 2.97 billones de partículas, TianNu es actualmente la simulación cosmológica N-cuerpo más grande del mundo y mejora las simulaciones de neutrinos anteriores en dos órdenes de magnitud en escala. Terminamos con una discusión sobre los desafíos computacionales no anticipados que se encontraron durante el tiempo de ejecución de TianNu.