テクノロジー?材料
ニュートリノや宇宙プラズマのシミュレーション精度が飛躍的に向上 －ブラソフ方程式の高精度数値解法を開発
365体育投注計算科学研究センター 田中 賢研究員、吉川耕司講師、海洋研究開発機構 簑島 敬研究員、東京大学大学院理学系研究科／国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構 吉田直紀教授らは、ニュートリノや宇宙プラズマの運動を記述する基礎方程式「ブラソフ方程式」の高精度数値解法を開発しました。
ブラソフ方程式は、宇宙に広がる様々な粒子の運動を記述する重要な方程式です。ところが、ブラソフ方程式を用いたコンピュータ?シミュレーションには莫大なメモリ量が必要で、3次元空間での実行は不可能と考えられてきました。今回、高精度数値解法を開発したことにより、現実的なメモリ量でシミュレーションの精度を飛躍的に向上させることができます。
図 一様な密度をもつ物質が自身の重力で収縮する様子
ブラソフ方程式の数値シミュレーションを用いて計算した。位置と速度の2次元の位相空間における物質密度を表している。1段目が三次精度の数値解法を用いた場合の結果で、2段目、3段目はそれぞれ五次精度、七次精度の数値解法を用いた場合の結果。
ブラソフ方程式は、宇宙に広がる様々な粒子の運動を記述する重要な方程式です。ところが、ブラソフ方程式を用いたコンピュータ?シミュレーションには莫大なメモリ量が必要で、3次元空間での実行は不可能と考えられてきました。今回、高精度数値解法を開発したことにより、現実的なメモリ量でシミュレーションの精度を飛躍的に向上させることができます。
図 一様な密度をもつ物質が自身の重力で収縮する様子
ブラソフ方程式の数値シミュレーションを用いて計算した。位置と速度の2次元の位相空間における物質密度を表している。1段目が三次精度の数値解法を用いた場合の結果で、2段目、3段目はそれぞれ五次精度、七次精度の数値解法を用いた場合の結果。