核与粒子物理学和宇宙学的创新多学科研究已经导致开发出一种新的，更准确的计算机代码来研究早期宇宙。该代码模拟了宇宙演化最初几分钟内的条件，以模拟中微子，原子核和其他粒子在塑造早期宇宙中的作用。
洛杉矶阿拉莫斯国家实验室的科学家与加利福尼亚大学圣地亚哥分校的同事共同开发的BURST代码预测来自下一代“超大型”望远镜的精确宇宙学数据，“有望开辟新的途径来研究现有的宇宙学难题，“核与粒子，天体物理学和宇宙学组的洛杉矶阿拉莫斯物理学家马克巴黎说。“这些包括可见物质的性质和来源以及更神秘的'暗物质'和'暗辐射'的特性。” “
“BURST计算机编码允许物理学家利用早期宇宙作为实验室来研究早期宇宙中存在的基本粒子的影响，”巴黎解释说。“我们在中微子宇宙学方面的新工作允许通过以最大的宇宙学尺度模拟宇宙来研究基本粒子的微观，量子特性 - 自然的基本，亚原子构建块，”巴黎说。
“基本物理学的前沿传统上是用粒子碰撞器研究的，例如欧洲核子研究中心的大型强子对撞机，通过将巨大能量的亚原子粒子粉碎在一起，”加州大学圣地亚哥分校物理学家乔治·富勒说，他与巴黎和洛斯阿拉莫斯的其他科学家合作。发展新的理论模型。BURST为模拟带来了新的维度。“通过同时描述所有相关粒子，我们首次实现了'自洽'方法，提高了计算的精确度。这使我们能够研究目前强烈理论推测的外来基本粒子。”
这项研究是由洛斯阿拉莫斯核和粒子期货在基础和应用核科学研究支柱的几项任务目标推动的。根据巴黎的说法，“早期宇宙正在变得如此严格受限制的环境，测量越来越好，我们可以测试我们对微观量子物理学的描述，例如核截面，以及高精度。” 这些横截面对于洛斯阿拉莫斯的核数据需求非常重要，这些需求可以用于核能，安全和安保领域。
大爆炸后几秒钟，宇宙由一个厚厚的，100亿度的亚原子粒子“宇宙汤”组成。随着热宇宙膨胀，这些粒子的相互作用使宇宙表现为冷却热核反应堆。这个反应堆产生了如今在宇宙中发现的轻核，如氢，氦和锂。并且产生的轻核的数量取决于其他粒子 - 例如中微子和它们的外来表兄弟，“无菌”中微子 - 构成“汤”以及它们如何相互作用。
“中微子非常有趣 - 它们是光子之后宇宙中第二丰富的粒子，但我们仍然需要了解它们，”Evan Grohs评论道，他获得了博士学位。通过加州大学圣地亚哥分校的工作，同时在洛斯阿拉莫斯的空间和地球科学中心开展项目。“通过比较我们的计算与宇宙学可观察量，例如氘丰度，”Grohs说，“我们可以使用我们的BURST计算机代码来测试有关中微子的理论，以及其他 - 甚至不太了解的 - 粒子。可能很难在地面实验室中测试这些理论，因此我们的工作提供了一个窗口，可以进入一个无法进入的物理领域。“
这项研究最近才成为可能，随着天文学家对早期宇宙中存在的核数量的精确测量的出现。这些测量是用“超大”望远镜进行的，这些望远镜大约10米宽。目前正在建造下一代30米跨的“超大型”望远镜。
“随着宇宙观测的不断改进，我们希望我们的BURST计算机代码在未来许多年内都能发挥作用，”巴黎说。BURST的改进计划将利用精确的宇宙观测来揭示更奇特的物理，如暗物质和暗辐射的性质。巴黎指出，目前缺乏对暗物质的完整理解，暗物质占宇宙质量的四分之一左右。