包含大质量中微子的非线性宇宙结构形成的快速粒子网格模拟

准 N 体模拟（如 FastPM）提供了一种快速模拟宇宙结构形成的方法，但尚未充分包含大质量中微子的影响。我们提出了一种在 FastPM 中纳入中微子粒子的方法，使得在非线性区域能够以百分之一精度计算 CDM 与总物质功率谱。CDM-中微子交叉功率也能以足够精度计算以约束宇宙学观测量。为避免通常困扰中微子粒子模拟的散粒噪声，我们在设定初始中微子热速度时采用准随机算法来采样相关的费米-狄拉克分布。我们还开发了一种有效分布函数，将一组非简并中微子描述为单个粒子，以加速非简并模拟。该模拟在全部物理关注范围 $M_\nu \lesssim 0.6$eV 内准确，并适用于红移 $z\lesssim2$。此类精度可通过用两流体近似转移函数（使用 REPS 软件包）初始化粒子来实现。在起始红移 $z=99$ 下，约 $25$ 步即可达到收敛。探测 progressively 更小尺度仅需增加所模拟 CDM 粒子数，而中微子粒子数可固定为小于或类似于 CDM 粒子数的值。相应地，由于中微子粒子导致的每步运行时间百分比增加，在 $1024^3$ 个 CDM 粒子的运行中为 $\sim 5-20\%$，并随 CDM 粒子数增加而下降。该代码已公开可用，为宇宙学巡天快速预测和研究重建提供了宝贵资源。