【概要】

筑波大学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。この研究成果は2017年11月13日に筑波大学、東京大学よりプレスリリースされました。（2017年12月1日 掲載）

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。
Credit: 筑波大学

内容の詳細についてはこちらをご覧ください：筑波大学 プレスリリース「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」

【論文について】

題目：Multidimensional Vlasov–Poisson Simulations with High-order Monotonicity and Positivity-preserving Schemes
著者：田中 賢（筑波大学計算科学研究センター）、吉川 耕司（筑波大学計算科学研究センター）、簑島 敬（海洋研究開発機構）、吉田 直紀（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）
掲載誌：The Astrophysical Journal
DOI：10.3847/1538-4357/aa901f

【本研究で使用されたスーパーコンピュータについて】

この研究では国立天文台が運用するスーパーコンピュータ「アテルイ」（右画像）を使って計算コードの開発が行われました。実際に論文で用いられた計算結果は、理化学研究所の「京」と最先端共同HPC基盤施設（東京大学，筑波大学）のOakforest-PACSを使用したものになります。
（右画像 クレジット：国立天文台）

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【関連リンク】

筑波大学 プレスリリース「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」
東京大学 Kavli IPMU プレスリリース「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」
筑波大学 計算科学研究センター
東京大学 カブリ数物連携宇宙研究機構（Kavli IPMU）
計算基礎科学連携拠点
ポスト「京」重点課題９ 宇宙の基本法則と進化の解明
Oakforest-PACS スーパーコンピュータシステム（東京大学情報基盤センター）