台大研究暗物質 200萬平價超級電腦立功
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打敗歐洲30億美元「大強子對撞機」
〔自由時報記者陳炳宏／台北報導〕總重量佔宇宙約八成五的暗物質究竟為何物？
始終是近代天文物理的重大謎團。
可解釋星系核心黑洞的形成
台大天文物理所與西班牙巴斯克大學合作，利用台幣兩百萬打造出的顯示卡叢集運
算系統，發現暗物質其實是「（Ψ暗物質粒子）極輕型粒子」，但密度極大，據此
可解釋星系核心黑洞的形成。這項發現獲選為最新一期《自然物理》（Nature Physics）
國際期刊的封面論文，備受國際矚目。
歐洲有花了三十億美元、聚集八千位物理學家參與的「大強子對撞機」，運轉五年
未有具體發現。台大天文物理所教授闕志鴻指出，過去學界普遍相信暗物質是「重」
粒子，希望透過大強子對撞機找到，但偵測實驗結果多令人失望。
重粒子觀點也受到天文界質疑，因其特性與哈伯望遠鏡觀察星系的結果似乎不符，
因此學界出現新思維，「極輕」型粒子的可能性便是之一。
台大物理系博士薛熙于、教授闕志鴻及西班牙巴斯克大學的布羅荷斯特教授共同發
表的「暗物質波的量子干涉形成宇宙結構」論文，是第一個對極輕暗物質提出定量
預測，被視為推翻重粒子理論的重大突破。
薛熙于研發出一套超高速高解析度「三維動態數值模擬運算」機，使天文電腦模擬
運算時間縮短近百倍，並將空間解析度成功提升二十多倍，再和布羅荷斯特提供的
天文觀測資料比較，印證暗物質大部分其實是「極輕型粒子」。
Ψ暗物質粒子特性，包括波長達一千光年、密度較液態水高一百萬倍、更確定出其
質量，僅約為電子的十的負二十八次方倍。
研究團隊進一步分析，如此輕的粒子，為何總重量佔宇宙的八十五％？原因在其粒
子密度非常高。若要偵測這種暗物質，要用與對撞機不同的概念，這也將是未來大
型國際觀測的重點計畫。
這次研究成功關鍵之一，在於實驗室自行打造的平價版超級電腦，加上七十年次的
薛熙于負責超高速3D動態模擬運算程式進行演算，才有驚人成果。
薛熙于指出，台大團隊早在二○○七年就已有Ψ暗物質相關推論，二○一○年發表
世界上第一個成功將多張圖型顯示卡與自適性網格作高效率結合，使天文電腦模擬
運算時間縮短近百倍。他進一步把此技術應用到Ψ暗物質研究，才得以發現輕粒子
的存在。